環氧樹脂作還原劑制備Li3V2（PO4）3的結構和性能
2013-04-29 00:44:03韓紹昌張可賀范長嶺李玲芳陳進張翔
湖南大學學報·自然科學版 2013年9期
韓紹昌 張可賀 范長嶺 李玲芳 陳進 張翔
摘要：采用高溫固相法，以環氧樹脂為還原劑合成鋰離子電池正極材料Li3V2（PO4）3.通過X射線衍射分析和掃描電子顯微鏡對樣品的晶體結構和微觀形貌進行表征，并用恒電流充放電和循環伏安實驗研究材料的電化學性能.結果表明所制備的Li3V2（PO4）3為結晶完善的單斜結構，顆粒分布均勻且粒徑較小，0.2 C時在3.0V～4.3V電壓范圍的首次放電比容量為126.9 mAh/g，30次循環后的比容量為126.0 mAh/g，容量保持率達到99.29%.
關鍵詞： 鋰離子電池；Li3V2（PO4）3；環氧樹脂；電化學性能
中圖分類號：TM912.9 文獻標識碼：A
1.3電化學測試
以N甲基吡咯烷酮（天津產，AR）為溶劑，按Li3V2（PO4）3、乙炔黑和聚偏氟乙烯（深圳產，AR）的質量比8∶1∶1混合均勻成漿料，涂覆在鋁箔集流體上.在120 ℃下真空干燥6 h，在沖片機上沖出直徑為14 mm的電極片.以金屬鋰片為負極，廣州天賜產電解液1 mol/L LiPF6/EC+DMC+EMC（1∶1∶1，體積比），隔膜為聚丙烯Celgard 2400，在充滿高純氬氣的手套箱中組裝LIR2016型扣式電池.采用武漢藍電電子有限公司生產的CT2001A型電池測試系統進行充放電性能測試，電位范圍為3.0～4.3 V；采用上海辰華儀器公司生產的CHI660C型電化學工作站進行循環伏安試驗，掃描速率為0.1 mV/s.
2結果與討論
2.1環氧樹脂的TGDSC分析
從DSC曲線可以看出，在150.96 ℃和424.46 ℃附近出現放熱峰和吸熱峰，它們對應于環氧樹脂的固化反應和炭化反應.根據環氧樹脂失重速率的不同，其TG曲線可分為兩個區間，Ⅰ）室溫～250 ℃，Ⅱ）250～450 ℃.從室溫到250 ℃，環氧樹脂基本沒有失重.在250～450 ℃范圍內，其重量迅速減小，這表明環氧樹脂發生了劇烈的炭化反應.溫度超過450 ℃后，碳化反應基本結束，沒有失重，最終的碳殘余量為38.84%.綜上所述，可知選取150 ℃為環氧樹脂的固化溫度.
3結論
以環氧樹脂為還原劑合成了具有單斜結構的Li3V2（PO4）3，其顆粒分布十分均勻，粒徑較小.其在3.0～4.3 V范圍內，0.2 C時的首次放電比容量為126.9 mAh/g；30次循環后的放電比容量為126.0 mAh/g，容量保持率達到99.29%，具有較好的循環性能.循環伏安實驗表明其具有良好的可逆性.
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