弱温生成锂粒子多次电池阳极器材新型式和它的功能解析

  　　　　1实验部分　　1.1样品的制备　　将Li 2 CO 3和NH 4 VO 3按一定配比加入去离子水中，加热并不断搅拌，在0.5～1h完全溶解于沸水中。蒸干水分后得黄色沉淀物，研细后得预制物。将其在真空(http://www.evacuum.cn/Html/news/20118/201186105952.html 真空铸造机动车构件材料整体构建)炉中300℃灼烧8～12h.冷却，水洗，干燥即得低温合成产品。　　将Li 2 CO 3与NH 4 VO 3以一定比例混合后于680℃灼烧20～40h，冷却，水洗，干燥即得高温合成产品。本文所用试剂均为分析纯，使用时未经纯化。　　1.2分析仪器　　SIMENSD500型X射线衍射仪，Cu靶，石墨单色器，扫描范围5～80°，扫描速率0.04°/s；X-650型扫描电镜；自制程控差热分析仪；WRT-3P型热重分析仪；WXY-402型原子吸收光谱仪；V（Ⅳ）及V（Ⅴ）含量通过容量法分析得到。　　1.3正极材料制备和电池组装　　分别称取氧化锂钒、乙炔黑、聚四氟乙烯（PTFE）乳液，按质量比为7∶2∶1配制，置于小烧杯中，加入同样质量无水甲醇，搅拌0.5h后，涂覆于10mm的泡沫镍圆片上，200℃干燥1.5～2h.用压片机（3×107Pa）压片。　　采用自行设计的模拟电池壳，以金属锂片为参比电极和对电极，电解液LiPF 6/EC（碳酸乙烯酯）∶DEC（碳酸二乙酯）体积比为1∶1，隔膜型号为Cellgard2300.电池的组装在充满干燥空气的手套箱中进行（相对湿度<6%）。充放电曲线在PCBT-32D-D型电池程控测试仪上进行。电流密度为1×10-3A/cm2.　　2结果与讨论　　2.1煅烧温度的确定　　选用Li 2 CO 3∶NH 4 VO 3 =1∶5.7（摩尔比）制备的预制物进行DTA和TG分析，结果如1.图中可见，在90℃附近，DTA曲线上出现1微小的吸热峰，可能为样品脱去表面吸附水所致。156和225℃左右各出现1吸热峰，而TG曲线在160℃左右开始连续失重，质量损失约为15%，这2个吸热峰所发生的反应为：　　NH 4 V 3 O 8？H 2 O→NH 4 V 3 O 8 +H 2 O NH 4 V 3 O 8 +Li 2 CO 3 +H 2 O→LiV 3 O 8？　　H 2 O+NH 3 +CO 2当升温近300℃时，DTA曲线上又出现1个较小吸热峰，反应应为：LiV 3 O 8？H 2 O LiV 3 O 8 +H 2 O升至580℃左右时，达到LiV 3 O 8的熔点而出现1个较大吸热峰。通过上述分析，我们选定材料煅烧温度为300℃。　　2.2原料配比对产品成分的影响　　在制备LiV3 O 8中，Li 2 CO 3与NH 4 V 3 O 8的摩尔比应为1∶6.由于晶体缺陷的存在，得到的往往是Li 1+x V 3 O 8。根据Li 1+x V 3 O 8的晶体结构特性，我们选择Li 2 CO 3∶NH 4 V 3 O 8摩尔比稍大于1∶6进行实验，结果如。表中可见，随反应物Li/V比减小，x值呈逐渐下降的趋势。　　产品中Li/V比低于原料中配比，可能是由于Li的挥发所致<10>。从表中还可以看到，即使原料中Li/V的摩尔比为1∶3，得到的产品仍然是Li 1+x V 3 O 8而非LiV 3 O 8，但产品的X射线衍射图（图略）在d=0.430和0.407nm处出现2个V 2 O 5的特征峰，进一步证明了前面晶体结构稳定性分析的正确性，表明要合成纯的Li 1+x V 3 O 8单相化合物，原料的Li/V摩尔比应大于1∶3.　　2.3样品放电性能　　2为不同n（Li）/n（V）在低温和高温法合成样品的首次放电曲线。图中可见，当原料中Li/V摩尔比越小，样品首次放电容量越高；经过几次循环后（），低温合成样品的放电容量接近；低温合成样品放电容量始终比高温合成样品的高。说明低温合成样品更有利于Li +的脱嵌，且循环可逆性好。　　从2、3还可以看出低温合成样品较高温合成样品的放电电压高。这可能是由于低温较高温合成样品结晶度差，其晶体取向也较差（图4），存在较多缺陷和空位，有利于锂离子在其中的嵌入和脱逸。但其晶体结构、微观缺陷与工作电压之间的关联有待于进一步研究。　　2.4结构和形貌分析　　从4样品的XRD谱图可见，高温与低温合成样品的XRD图相似且与Li 1+x V 3 O 8的标准XRD致，说明两种方法所合成物种确实是Li 1+x V 3 O 8。二者的主要差别在于峰的强度。高温法合成样品的峰强且锐，低温合成样品的XRD的峰相对较弱且宽。这可能是由于高、低温合成样品的晶粒大小和结晶取向不同所致。从5两种样品的SEM照片可见，低温合成样品粒径较高温合成样品粒径小。前者粒径约为1m左右，而高温合成样品粒径约为其5倍。进一步说明高温有利于产物晶粒长大。　　                             来源:http://www.edianchi.com/news/html/Tech/9239.html