长寿命热电池用复合阴极材料的研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com电子技术参考2000年第4期长寿命热电池用复合阴极材料的研究／／771／，'／。弓摘要通过对锂化的五氧化二钒制备过程中材料配比、添加剂对锂化的五氧化二钒阴极材料的影响、单体电池放电实验等进行研究，发现锂化的五氧化二钒阴极材料具有更高的电压和更好的热稳定性．但锂化的五氧化二钒阴极材料的库仑比容量比较低，影响长寿命热电池的后期放电电压。以锂他的五氧化二钒材料为主、添加一定比例ELFT的复台阻极材料其综合性能优于锂化的五氧化二钒和ELFT这两种阴极材料，应用于长寿命热电池

2、中取得了比较好的效果。关键诃塑1引言热电池以其高功率、贮存寿命长、结构强度高、激活快和不需要维护等优点著称。目前，国内对短寿命热电池研究比较成功，但对于长寿命热电池研制尚属空白。在热电池中，阴极活性物质是氧化剂，通常采用电位较正的金属氧化物和盐类。二硫化铁作为短寿命热电池的阴极材料比较理想，但作为长寿命热电池的阴极材料，二硫化铁在热电池的工作温度450"(2～550"(2范围内存在比较严重的热分解，影响热电池放电容量和放电时间。在长寿命热电池的技术研究中，我们对锂化的五氧化二钒LVO(LithiatedVanad

3、iumoxide)阴极材料进行了研制，LVO材料是LiV2O5和V的混合物，这种混合物有如下主要性质：a混合物的热稳定性较好；b电极电位很正，相对锂为2．8V；c．化学稳定性好不与LiC1．KCI或LiC1．LiBr-KCI等电解质发生不良的化学反应。本文对这种新材料进行了差热分析、x衍射结构分析、热冲击实验，并做成单体电池和电池组进行多次测试，发现锂化的五氧化二钒这种材料与二硫化铁相比，它具有热稳定性高、电压高等优点。而锂化的五氧化二钒和ELFT所组成的复合阴极材料与锂化的五氧化二钒、ELFT这两种物质分别作为

4、阴极材料相比，这种复合阴极材料具有放电电压平台多、成型好、化学性能稳定等优良的电化学性能特点，是今后作为长寿命热电池阴极理想的材料。2实验过程21仪器实验仪器有：a．真空烧结炉；b．自制的单体电池放电器；c．直流电子负载，Hp6060A型；文多用表，Hp3468A型。收稿日期：2000．7．26维普资讯http://www.cqvip.com电子技术参考2000年第4期2．2材料偏钒酸铵分析纯成都化学试剂厂产溴化锂分析纯成都化学试剂厂产锂硅合金含量42±l5％Li北京有色金属研究总院2．3锂化的氧化钒的制备原理锂

5、化的氧化钒【L_vO)是钒的氧化物与锂化物进行锂化反应制成的。为此，首先要制备出钒的氧化物，然后进行锂化制取锂化的氧化钒。一般是用五氧化二钒【v，O)与钒【v)进行反应，其反应方程式如下：4VO+4V+30——}20(1)另外也可以将偏钒酸铵(NHVO，)进行热分解制取，在一般情况下，偏钒酸铵在空气中热分解只能得到五氧化二钒，其反应方程式如下：2NH4VO—V0+2NH+H，O(2)可是，当有惰性气体保护时，分解产物比较复杂，得到的不是VO，而是VO反应机理尚不清楚，其反应可能是：NH4VO3—V6013+NH3

6、+H20+N2+H2+⋯(3)虽然这种钒的氧化物有资料报道其表达式为VO但具体结构尚不太清楚，本文认为钒的氧化物有四种，即V2O5、VO2、V2O，和VO四种。当有保护气体时，NHVO热分解出来的V205可能发生变化，即NH4VO3可能分解出的不只是V2O5一种氧化物，还可能有VO：及VO。这几种氧化物继续反应形成烧结体，即VO，，可能是这种反应的产物，估计可能为下述几种烧结体：V2O3·2V205、4VO2·V205或更为复杂的烧结体。NHVO在惰性气体保护下为什么可以得到V60，的反应机理以及其确切的结构如何

7、也有待进一步研究。钒的氧化物(O，)在高温、惰性气体的保护条件下，与溴化锂进行锂化反应，可以得到锂化的氧化钒材料，其反应方程式如下：2LiBr+2V6O13———2LjV205+8VO2+Br2下(4)为了保证溴化锂和O，，的化学反应彻底完全，要求恒温有足够的时间通过后面的单体电池和电池组试验，这种钒的氧化物(V60)经锂化后的确是一种优良的阴极材料。2．4锂化的五氧化二钒的制备我们选用偏钒酸铵作为原材料，在惰性气体的保护下将偏钒酸铵在真空烧结炉里加热至700K分解制得VO材料，在高温的条件下V60，与溴化锂反应

8、，其反应方程式如下：NH4VO3—V60l3+NH3+H2O+N2+H2+⋯(5)2LiBr+2V6O13———2LliV2O5+gVO2+Br2t(6)维普资讯http://www.cqvip.com长寿命热电池用复合阴极材料的研究______———______________-_-___________-●_-______一可以得到锂化的五氧化二钒材料为了保证溴化锂和