環(huán)氧樹脂作還原劑制備Li₃V₂（PO₄）₃的結(jié)構(gòu)和性能

韓紹昌 張可賀 范長(zhǎng)嶺 李玲芳 陳進(jìn) 張翔

摘要：采用高溫固相法，以環(huán)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(duì)樣品的晶體結(jié)構(gòu)和微觀形貌進(jìn)行表征，并用恒電流充放電和循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)研究材料的電化學(xué)性能.結(jié)果表明所制備的Li3V2（PO4）3為結(jié)晶完善的單斜結(jié)構(gòu)，顆粒分布均勻且粒徑較小，0.2 C時(shí)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(huán)后的比容量為126.0 mAh/g，容量保持率達(dá)到99.29%.

關(guān)鍵詞： 鋰離子電池；Li3V2（PO4）3；環(huán)氧樹脂；電化學(xué)性能

中圖分類號(hào)：TM912.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.3電化學(xué)測(cè)試

以N甲基吡咯烷酮（天津產(chǎn)，AR）為溶劑，按Li3V2（PO4）3、乙炔黑和聚偏氟乙烯（深圳產(chǎn)，AR）的質(zhì)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(jī)上沖出直徑為14 mm的電極片.以金屬鋰片為負(fù)極，廣州天賜產(chǎn)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(lán)電電子有限公司生產(chǎn)的CT2001A型電池測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行充放電性能測(cè)試，電位范圍為3.0～4.3 V；采用上海辰華儀器公司生產(chǎn)的CHI660C型電化學(xué)工作站進(jìn)行循環(huán)伏安試驗(yàn)，掃描速率為0.1 mV/s.

2結(jié)果與討論

2.1環(huán)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(xiàn)放熱峰和吸熱峰，它們對(duì)應(yīng)于環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)和炭化反應(yīng).根據(jù)環(huán)氧樹脂失重速率的不同，其TG曲線可分為兩個(gè)區(qū)間，Ⅰ）室溫～250 ℃，Ⅱ）250～450 ℃.從室溫到250 ℃，環(huán)氧樹脂基本沒有失重.在250～450 ℃范圍內(nèi)，其重量迅速減小，這表明環(huán)氧樹脂發(fā)生了劇烈的炭化反應(yīng).溫度超過450 ℃后，碳化反應(yīng)基本結(jié)束，沒有失重，最終的碳?xì)堄嗔繛?8.84%.綜上所述，可知選取150 ℃為環(huán)氧樹脂的固化溫度.

3結(jié)論

以環(huán)氧樹脂為還原劑合成了具有單斜結(jié)構(gòu)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(nèi)，0.2 C時(shí)的首次放電比容量為126.9 mAh/g；30次循環(huán)后的放電比容量為126.0 mAh/g，容量保持率達(dá)到99.29%，具有較好的循環(huán)性能.循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)表明其具有良好的可逆性.

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