V2O3空心球的制备及在锂硫电池中的应用

doi:10.7503/cjcu20190083

高等学校化学学报 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (9): 1972.doi: 10.7503/cjcu20190083

V₂O₃空心球的制备及在锂硫电池中的应用

李新,陈良(),马晓涛,张鼎,徐守冬,周娴娴,段东红,刘世斌()

太原理工大学化学化工学院, 太原 030024

收稿日期:2019-01-29 出版日期:2019-09-10 发布日期:2019-09-09
通讯作者: 陈良,刘世斌 E-mail:chenliang@tyut.edu.cn;sbliu@tyut.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(21706171, 21506141, 21606158);山西省重点研发计划项目.(201803D121120)

Preparation of V₂O₃ Hollow Spheres for Lithium Sulfur Batteries ^†

LI Xin,CHEN Liang(),MA Xiaotao,ZHANG Ding,XU Shoudong,ZHOU Xianxian,DUAN Donghong,LIU Shibin()

College of Chemistry and Chemical Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China

Received:2019-01-29 Online:2019-09-10 Published:2019-09-09
Contact: CHEN Liang,LIU Shibin E-mail:chenliang@tyut.edu.cn;sbliu@tyut.edu.cn
Supported by:
Supported by the National Natural Science Foundation of China(21706171, 21506141, 21606158);? the Key Research and Development Program of Shanxi Province, China(No.201803D121120).(201803D121120)

摘要/Abstract

摘要：

在NH₃辅助下将制备的V₂O₅空心球高温还原为V₂O₃空心球, 并利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、 X射线衍射和X射线光电子能谱等手段对材料的形貌与结构进行表征. 将V₂O₃空心球与硫机械混合后, 不经过熔融复合直接作为锂硫电池的正极材料. 电化学测试结果显示, 在0.2C倍率下, 电池首次放电比容量达到1375 mA·h/g, 循环100次后放电比容量可以维持在815 mA·h/g; 在1C高倍率下, 电池首次放电比容量为710 mA·h/g, 经过500次循环后, 放电比容量仍能达到530 mA·h/g, 表明V₂O₃空心球的加入能够有效提高锂硫电池的循环性能.

关键词: 三氧化二钒, 正极材料, 锂硫电池

Abstract:

The prepared V₂O₅ hollow spheres were reduced to V₂O₃ hollow spheres with the assistance of NH₃ at high temperature. The morphology and structure of the V₂O₃ hollow spheres were characterized by transmission electron microscopy(TEM), scanning electron microscopy(SEM), powder X-ray diffraction(XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). The powder of V₂O₃ hollow spheres and sulfur was mixed directly without further thermal treatment and the mixture was used as the cathode of lithium-sulfur batteries. The electrochemical test show that the initial capacity reaches 1375 mA·h/g and the capacity after 100 cycles is 815 mA·h/g at 0.2C; even at 1C, the initial capacity reaches 710 mA·h/g and the capacity after 500 cycles is 530 mA·h/g. The results indicate that the addition of V₂O₃ hollow sphere in the lithium sulfur battery can effectively improve the cycle performance.

Key words: Vanadium trioxide, Cathode material, Lithium sulfur battery

中图分类号:

O646

TrendMD:

李新, 陈良, 马晓涛, 张鼎, 徐守冬, 周娴娴, 段东红, 刘世斌. V₂O₃空心球的制备及在锂硫电池中的应用. 高等学校化学学报, 2019, 40(9): 1972.

LI Xin, CHEN Liang, MA Xiaotao, ZHANG Ding, XU Shoudong, ZHOU Xianxian, DUAN Donghong, LIU Shibin. Preparation of V₂O₃ Hollow Spheres for Lithium Sulfur Batteries ^†. Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40(9): 1972.

图/表 6

Fig.1 SEM(A, B) and TEM(C, D) images of V2O3 HSs

Fig.2 XRD pattern of V2O3 HSs(A), crystalline structure of V2O3(B) and O1s(C), V2p(D) XPS spectra of V2O3 HSs

Fig.3 UV-Vis absorption spectra of a Li2S6 solution before and after the addition of AB and V2O3 The inset shows the photographs of Li2S6 solution before and 1 h after the addition of AB and V2O3.

Fig.4 Electrochemical performance of V2O3 HSs-S and AB-S (A) Cycling performance at 0.2C; (B) rate capabilities at various current rates.

Fig.5 CV curves of V2O3 HSs and AB in a symmetric cell with Li2S6 as the electrolyte(A) and EIS spectra of V2O3 HSs-S and AB-S cathodes after cycling at 0.2C for 2 times(B) Inset is equivalent circuit diagram.

Fig.6 Long-term cycling performance of V2O3 HSs-S at 1C

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Preparation of V₂O₃ Hollow Spheres for Lithium Sulfur Batteries ^†

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