热电池用钒酸铜正极材料掺杂改性的研究

摘要

热电池单体电池主要由负极、电解质和正极三部分组成。正极材料作为决定热电池性能的重要因素之一，研究和开发更高性能的正极材料是目前提高和发展热电池的有效途径和关键所在。钒酸铜正极材料由于其电子导电性较差，因此对该材料进行掺杂改性，提高其放电性能。
　　本文通过溶胶凝胶法和沉淀法分别制备Mo掺杂Cu3V2O8正极材料，通过溶胶凝胶法制备Mo掺杂Cu5V2O10正极材料，采用XRD、SEM、DTA等分析手段对掺杂材料进行表征，采用粉末压片工艺制备单体电池，并研究了不同的合成条件等因素对单体电池放电性能的影响。结果表明，溶胶凝胶法合成的 Mo掺杂Cu3V2O8正极材料在掺Mo量为0.15、煅烧温度为700℃和煅烧时间为10h时放电性能最佳，此时制备的正极材料初始放电电压为2.8885V，截至2.0V时正极活性物质的比容量为225.2mAh/g。在正极材料中添加四元兼容电解质及导电剂可以提高其放电性能，实验表明，四元兼容电解质最佳添加量为35％，导电剂Ag的最佳添加量为10%。采用沉淀法合成Mo掺杂Cu3V2O8正极材料在掺Mo量为0.15、沉淀液pH为7、煅烧温度为700℃和煅烧时间为10h时放电性能最佳，此时制备的正极材料放电电压可达2.75V，放电平台平稳，截止电压2.0V时正极活性物质的比容量为210mAh/g。在该材料中电解质最佳添加量为25%，导电剂Ag的最佳添加量为10%。采用溶胶凝胶法合成的Mo掺杂Cu5V2O10正极材料在掺Mo量为0.15、煅烧温度为750℃和煅烧时间为10h时放电性能最佳，此时制备的正极材料初始电压为2.8423V，截止2V时的正极活性物质比容量为229.5mAh/g。该材料中电解质最佳添加量为25%，导电剂 Ag的最佳添加量为10%。掺Mo量要保持适合的值，过低和过高都不利于材料放电；煅烧温度对材料的放电性能有较大影响，煅烧温度越高反应越充分；煅烧时间对材料的放电性能影响不大。实验表明，溶胶凝胶法制备的正极材料放电性能较好。

目录

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.2 热电池的组成与结构

1.3热电池的特点与分类

1.4热电池的负极材料

1.5 热电池的正极材料

1.6热电池电解质材料

1.7导电剂介绍

1.8热电池的应用

1.9本课题研究目的及意义

1.10 研究内容

第2章 Mo掺杂Cu3V2O8正极材料的溶胶凝胶法制备及放电性能研究

2.1引言

2.2实验

2.3 结果与讨论

2.4本章小结

第3章 Mo掺杂Cu3V2O8正极材料的沉淀法制备及放电性能研究

3.1引言

3.2实验

3.3 结果与讨论

3.4本章小结

第4章 Mo掺杂Cu5V2O10正极材料的溶胶凝胶法制备及放电性能研究

4.1引言

4.2实验

4.3 结果与讨论

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢