锂离子电池正极材料V6O13的合成、掺杂及其电化学性能研究

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因为钒氧化物V6O13具有比容量高,放电电压高,且钒的资源丰富,制备所需原料价格低廉等优点,成为了非常具有发展前景的一种锂离子电池正极材料。但因其化合价不够稳定,制备相对困难,且结构稳定性较差,也制约了其在锂离子电池领域的发展。  本文使用草酸氧钒溶液和过氧化氢为原料,通过水热法,比对不同配比和煅烧温度等条件对其物相的影响,成功制备了具有花状结构的V6O13。通过使用SEM分析,比较了通过不同的干燥方法以及不同的反应温度和反应时间所制备的前驱体的形貌特征,并提出了这种花状结构的生长模型。同时通过电化学性能测试发现,这种具有这种花状形貌的V6O13,因为其“花瓣”之间有大量的空间,可以应对循环过程中产生的膨胀,这样的结构有利于循环性能的提高。  为了提高花状V6O13的电化学性能,我们在合成过程中使用Cr3+对其进行了掺杂改性,并通过XPS测试,分析了不同量的掺杂后,Cr和V之间的化合价变化。通过SEM分析,比较了不同掺杂量对前驱体形貌的影响。同时对其进行电化学性能测试后,发现随着Cr3+的掺入,V6O13的放电容量有明显的增长,通过对XRD图谱精修后,发现Cr3+的掺入能够改变V6O13的晶格常数使得晶胞体积发生变化。最后通过循环伏安测试,认为Cr3+的掺杂能够改变Li离子嵌入/脱出V6O13的行为。
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