掺杂离子对V6O13晶体结构的调控和电化学性能的影响机理

Vanadium oxides V6O13 have a very high theoretical capacity of 420mAh/g as cathode active materials for rechargeable Li ion batteries . However, the major problems such as poor cycling performance and declining of discharge plateau greatly limited the exploitation and applications of these compounds for cathode materials of lithium-ion batteries. In this project, we'll make thorough investigation on preparation of MδV6O13+y(M=Ag+,Cu2+,Ti4+,Mn2+ and Cr3+) by solvent thermal method.The crystal lattice positions of diffierent type doped ions and their effects on the crystal structure of V6O13 will be studied. The changes of vanlence states and coordination of doped ions during charge and discharge process and the effects of these changes on the conductivity of the materials are also to be investigated. One aim of this study is to improve the conductivity and cycling performance of MδV6O13+y at high Li contents. The other is to study the effects of difference doping ions on the regulatory and the stability of the crystal structures V6O13 and the effects of the doping ions on the charge-discharge behavior of Li ions. The cathode matericals MδV6O13+y with high capacities and good cyclic stability are to be propared.

钒氧化物V6O13具有非常高的理论容量（420mAh/g）。但LixV6O13化合物循环性能差、放电平台拖尾下斜等问题极大地限制了该化合物作为锂离子电池正极材料的应用。本项目拟采用溶剂热法制备不同类型金属离子（Ag+、Cu2+、Ti4+、Mn2+、Cr3+等）掺杂的MδV6O13+y，考察不同类型掺杂离子在晶格中的占位情况，以及对V6O13晶体结构的调控作用；研究掺杂离子在充放电过程中价态、配位的变化特点，进而探索掺杂离子对提高正极材料导电性的作用机理。通过离子掺杂，一方面可以提高LixMδV6O13+y高锂状态下的导电性能，另一方面可改善V6O13晶格结构稳定性以提高循环性能，从而获得高比容量及良好循环性能的MδV6O13+y正极材料。

钒氧化物V6O13具有非很高的理论容量（420mAh/g）和低成本等优点。但倍率性能差、循环性能差、放电平台拖尾下斜等问题极大地限制了该材料作为锂离子电池正极材料的应用。本项目采用水热法制备不同类型金属离子（Al3+、Ag+、Cu2+、Ti4+、Mn2+、Cr3+等）掺杂的MδV6O13-y，考察不同类型掺杂离子在晶格中的占位情况，以及对V6O13晶体结构的调控作用；研究掺杂离子在充放电过程中价态、配位的变化特点，进而探索掺杂离子对提高正极材料导电性的作用机理。通过离子掺杂，一方面可以提高LixMδV6O13+y高锂状态下的导电性能，另一方面可改善V6O13晶格结构稳定性以提高循环性能，从而获得高比容量及良好循环性能的MδV6O13+y正极材料。与此同时，本研究还通过化学预锂化的方法，提前将锂离子用化学方法嵌入的V6O13晶体结构中，提高了材料的性能。预锂化LixV6O13是一种有效的解决了V6O13正极材料应用于全电池中。本项目通过掺杂，锂化等方法，成功合成了稳定的V6O13锂离子电池电极材料，且相比于未掺杂的纯相V6O13，材料的电化学性能得到了明显的改善，为未来的商业化应用提供了指导和可行性的理论基础。