Li3+xV2(PO4)3的合成及电化学性能研究

通过碳热还原法合成了化学计量比的Li3V2(PO4)3和富锂的锂离子电池正极材料Li3+xV2(PO4)3(x=0.02,0.04,0.05,0.06).利用XRD、SEM和电化学测试对Li3+xV2(PO4)3进行研究表明:所合成的试样均为单斜晶系结构,无杂相存在;SEM测试发现,掺锂可以明显改善Li3V2(PO4)3一次颗粒表面的结构和形貌;电化学性能测试表明,随着掺锂量的提高,试样的循环性能变好.通过研究发现,Li3.04V2(PO4)3具有较高的初始容量和良好的循环性能.     

微波法一步合成锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3的研究(英文)

以NH4H2PO4、Li2CO3和V2O5为原料,采用微波法快速合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3。考察了微波功率、加热时间及产品中的理论碳含量对材料物理及电化学性能的影响。添加的乙炔黑具有还原剂、微波吸收体及导电剂的多重作用。XRD测试表明采用该法可以获得单相的Li3V2(PO4)3。电化学测试表明含2%C的Li3V2(PO4)3具有较好的充放电性能,充放电电流密度为7mA·g-1时,首次放电比容量为115.7mAh·g-1,20次循环后容量保持率为87.5%。与传统方法相比,微波法具有工艺简单,效率高,经济性好的优点。     

合成温度对正极材料Li3V2（PO4）3/C性能的影响

以V2O5、NH4H2PO4、Li2CO3和C6H8O7·H2O为原料,采用溶胶-凝胶法在600～800℃下合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3/C,利用XRD和蓝电测试系统对材料进行表征,研究了合成温度对材料电化学性能的影响。结果表明:650℃下合成产物中开始出现Li3V2(PO4)3相,700、750和800℃下合成纯相的Li3V2(PO4)3正极材料;750℃合成的样品在放电电流密度为0.1C下首次放电容量为123.5mAh·g-1,并且随电流密度增大到10C时也有较好的循环稳定性。     

固相-水热法制备LiFePO4-Li3V2（PO4）3复合材料及其电化学性能（英文）

分别采用固相-水热法和球磨法制备磷酸亚铁锂-磷酸钒锂复合正极材料(LiFePO4-Li3V2(PO4)3)。电化学性能测试表明,LiFePO4-Li3V2(PO4)3复合正极材料的电化学性能远远高于 LiFePO4和 Li3V2(PO4)3单独作为正极材料的性能,并且以固相-水热法制备的复合材料性能优于以球磨法制得的复合材料。研究发现 LiFePO4-Li3V2(PO4)3复合材料有 4 个氧化还原峰,相当于 LiFePO4 和 Li3V2(PO4)3 氧化还原峰的叠加。采用固相-水热法制备的LiFePO4-Li3V2(PO4)3 复合材料形貌较为规则,且有新相物质产生,这是导致其电化学性能较好的原因。     

不同碳源对Li3V2（PO4）3正极材料性能的影响

通过碳热还原法合成掺碳锂离子电池正极材料单斜Li3V2(PO4)3,用XRD、SEM及电化学测试等方法对材料的结构、形貌和电化学性能进行表征和测试,探讨石墨、乙炔黑以及蔗糖3种碳源对材料性能的影响,并分析不同碳源对材料性能影响的原因。结果表明,碳源的选择对产物的结构和电化学性能有很大的影响。以蔗糖为碳源制备的单斜Li3V2(PO4)3正极材料具有粒径小、电荷转移阻抗小等优点,获得了较好的电化学性能,当电压范围为3.0～4.3和3.0～4.8V时,其初始容量分别为127.8和166.2mA·h/g,30次循环后放电比容量分别为124.2和143.3mA·h/g。     

锂离子电池复合正极材料Li_(3-2x)Mg_xV_2(PO_4)_3/C的合成及其电化学性能（英文）

采用溶胶-凝胶法制备Li3-2xMgxV2(PO4)3/C(x=0、0.01、0.03、0.05)复合材料,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和电化学测试等测试手段对合成材料进行表征。XRD结果表明:在Li3V2(PO4)3的锂位掺杂少量Mg2+,并没有明显改变Li3V2(PO4)3晶体的单斜结构,但镁掺杂Li3V2(PO4)3的晶胞体积大于未掺杂Li3V2(PO4)3的晶胞体积。所有镁掺杂复合材料Li3-2xMgxV2(PO4)3/C(x=0.01、0.03、0.05)的电化学性能均优于Li3V2(PO4)3/C复合材料,其中,Li2.94Mg0.03V2(PO4)3/C在上述所有材料中具有最高的容量和最好的循环性能。对Li3V2(PO4)3/C和Li2.94Mg0.03V2(PO4)3/C的锂离子扩散系数及电化学性能进行对比分析,结果表明:Li+在镁掺杂Li3V2(PO4)3材料中的快速扩散是由Mg2+在锂位的掺杂造成,Li+在活性材料中的快速扩散使镁掺杂Li3V2(PO4)3材料具有优良的电化学性能。     

Li3V2(PO4)3/C复合结构正极材料的制备和电化学性能

以柠檬酸为螯合剂和碳源,采用溶胶凝胶法在强弱不同条件下制备锂离子正极材料Li3V2(PO4)3/C.利用XRD、SEM和恒电流充放电等进行测试和表征.结果表明,所有样品为纯相的单斜Li3V2(PO4)3,制备条件的不同不会影响Li3V2(PO4)3正极材料的晶型结构和晶胞参数,但对材料颗粒尺寸有较大影响,加入蔗糖可以抑制颗粒的长大和团聚,从而影响电化学性能;在3.0～4.3 V电压,由于Li3V2(PO4)3结构的稳定性,在低倍率下表现出优异的循环性能;随着颗粒的变大和团聚,材料的倍率性变差,在高倍率下充放电容量衰减快.     

微波碳热还原法制备Li3V2（PO4）3及其性能研究

将一定配比的LiOH·H2O,V2O5,H3PO4和蔗糖(C12H22O11)通过球磨均匀混合,烘干后埋入石墨粉中,在功率为800W的家用微波炉中高火加热15 min,通过碳热还原合成Li3V2(PO4)3.用X射线衍射和扫描电镜对材料的结构和形貌进行了表征.充放电测试表明,在电压范围为3V～4.3V和3V～4.8v时,Li3V2(PO4)3正极材料具有较高的比容量、优良的循环性能和倍率特性.在电压范围为1.5 V～4.8 V时,Li3V2(PO4)3正极材料具有很高的比容量,但循环性能较差.该材料有望用于锂离子电池部分取代昂贵的LiCoO2,也可望应用于动力型和储能型锂离子电池.     

低温碳热还原法合成Li3V2（PO4）3及其电化学性能

利用V2O5-nH2O湿凝胶,LiOH.H2O、NH4H2PO4和C为原料,通过低温碳热还原法合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3.考察了不同合成温度、时间对产物晶形结构、形貌和电化学性能的影响.结果表明,当合成温度和时间分别为550℃和12 h时,所合成的Lj3V2(PO4)3样品属于纯的单斜晶系,且颗粒分布均匀.该样品以O.2 C充放电,首次放电容量为130 mAh.g-1,循环30次后容量为124 mAh.g-1.     

动力锂离子电池正极材料的研究评述

通过衡量锂离子电池正极材料的安全性,认为LiMn2O4和LiMPO4可以作为动力电池的正极材料,综述LiMn2O4和LiMPO4正极材料的研究现状,重点对各种材料的合成、结构和性能进行总结和探讨.从目前来看,LiMn2O4仍然是主流的动力电池正极材料,但从长远来看,LiMPO4特别是Li3V2(PO4)3是动力锂电池正极材料的发展趋势.     

Electrochemical performance of Al-substituted Li_3V_2(PO_4)_3 cathode materials synthesized by sol-gel method

The effect of Al-substitution on the electrochemical performances of Li3V2(PO4)3 cathode materials was studied.Samples with stoichiometric proportion of Li3AlxV2-x(PO4)3(x=0,0.05,0.10)were prepared by adding Al(NO3)3 in the raw materials of Li3V2(PO4)3.The XRD analysis shows that the Al-substituted Li3V2(PO4)3 has the same monoclinic structure as the un-substituted Li3V2(PO4)3.The SEM images show that Al-substituted Li3V2(PO4)3 has regular and uniform particles.The electrochemical measurements show that Al-substitution can improve the rate capability of cathode materials.The Li3Al0.05V1.95(PO4)3 sample shows the best high-rate performance.The discharge capacity at 1C rate is 119 mA·h/g with 30th capacity retention rate about 92.97%.The electrode reaction reversibility and electronic conductivity are enhanced,and the charge transfer resistance decreases through Al-substitution.The improved electrochemical performances of Al-substituted Li3V2(PO4)3 cathode materials offer some favorable properties for their commercial application.     

Li3Ni0.1V1.9（PO4）3的电化学性能研究

采用X射线衍射和电化学方法,研究了正极材料Li3Ni0.1V1.9(PO43)的结构和电化学性能。结果表明:Li3Ni0.1V1.9(PO43)具有单斜晶系结构。在室温下,以0.1C倍率放电时Li3Ni0.1V1.9(PO4)3的初始比容量为115mAh/g,从0.1C增加到0.4C经过60次循环后,比容量保持率为97.3%,而未掺杂镍的Li3V2(PO4)3,初始比容量为129mAh/g,60次循环后,比容量保持率仅为69.7%。循环伏安和交流阻抗测试表明,Li3Ni0.1V1.9(PO4)3有较低的极化电阻和较好的可逆性。     

不同有机-水混合溶剂的Li3V2（PO4）3/C合成及其性能

以有机-水为混合溶剂,采用溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3/C。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电以及循环伏安(CV)测试等方法,研究产物的结构形貌及电化学性能。结果表明:溶剂对材料的晶型结构没有影响,对颗粒的形貌影响较大;以1,2-丙二醇-水为溶剂的样品呈薄片状和针状;在3.0～4.5 V电压范围内,Li3V2(PO4)3/C的0.1C首次放电比容量为132.89 mA.h/g,10C首次放电比容量达125.42 mA.h/g,循环700周后容量保持率为95.79%,具有良好的倍率性能与循环性能;而在3.0～4.8 V电压范围内倍率性能较差。     

碳含量对磷酸钒锂正极材料的影响

研究碳含量对Li3V2(PO4)3正极材料的晶型结构、晶格参数、密度、颗粒平均粒度等性质的影响。发现无定型的碳不会影响Li3V2(PO4)3正极材料的晶型结构和晶格参数,但对材料颗粒大小和密度等有较大影响,随着碳含量的增加,材料的平均粒度和密度都呈变小趋势。将材料装配成CR2032扣式电池进行充放电循环性能测试表明,碳含量对材料的电化学性能有较大影响。进行小电流充放电循环时,随着碳含量的增加,材料的电化学性能逐渐提升,碳含量为10%时到达最佳;高倍率放电时则要求材料具有更高的碳含量。     

Synthesis and performance of Li3Ve(PO4)3/C composites as cathode materials

Carbon-coated Li3V2(PO4)3 cathode materials for lithium-ion batteries were prepared by a carbon-thermal reduction (CTR) method using sucrose as carbon source.The Li3V2(PO4)3/C composite cathode materials were characterized by X-ray diffraction (XRD),scanning electron microscopy (SEM),and electrochemical measurement.The results show that the Li3V2(PO4)3 samples synthesized using sucrose as carbon source have the same monoclinic structure as the Li3V2(PO4)3 sample synthesized using acetylene black as carbon Source.SEM image exhibits that the particle size is about 1 μm together with homogenous distribution.Electrochemical test shows that the initial discharge capacity of Li3V2(PO4)3 powders is 122 mAh·g-1 at the rate of 0.2C,and the capacity retains 111 mAh·g-1 after 50 cycles.     

Electrochemical Study of Monoclinic Li3V2(PO4)3 in the Voltage Range of 1.5~3.0 V

采用液相法合成了Li3V2(PO4)3(空间群P21/n)电活性材料。用XRD和恒流充放电对样品的微观结构和电化学性能进行了表征。结果表明,在1.5~4.3V电压范围内,样品在平均电压为1.81和3.77V时均发生了可逆的锂嵌入反应;锂嵌出和嵌入过程中均出现一系列复杂的相变。在1.5~3.0V电压范围内,以C/5倍率循环50周后,样品的容量衰减极小,表明锂脱嵌反应具有优良的循环稳定性。因此,Li3V2(PO4)3可以同时作为正极和负极而组成对称电池。另外,1.5~4.3V电压范围内进行的嵌锂反应可以充当一种内置的过充电安全阀。     

Preparation and electrochemical characteristics of CO3（PO4）2-coated LiNi0.8Co0.2O2 by solid-state reaction at room temperature

LiNi0.8Co0.2O2 particles were modified by Co3（PO4）2 coating. The effects of the Co3（PO4）2 coating on the structure and electrochemical properties of the LiNi0.8Co0.2O2 cathode material were investigated. The Co3（PO4）2 coating forms a thin layer on the surface of the LiNi0.8Co0.2O2 material and a solid solution by interacting with the LiNi0.8Co0.2O2 core material during calcination at 700℃ for 4 h. Charge-discharge experiment results show that the Co3（PO4）2 coating improves the cycling stability of the LiNi0.8Co0.2O2 cathode material. The capacity retention of the pristine LiNi0.8Co0.2O2 cathode after 50 cycles is 83.6%, whereas it is 91.7% in the case of the LiNi0.8Co0.2O2 cathode coated with 1 wt.% Co3（PO4）2. Storage tests of the 4.35 V charged electrode at 60℃ after a month show that the Co3（POg）2-coated sample exhibits good storage properties compared with the pristine sample.     

添加剂Li_3PO_4对锂离子固体电解质Li_（1.3）Al_（0.3）Ti_（1.7）（PO_4）_3性能的影响

采用溶胶-凝胶法,添加不同比例的Li3PO4助熔剂,合成Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3锂离子固体电解质烧结片,采用X射线衍射、扫描电子显微镜研究合成产物的结构与形貌,采用循环伏安及交流阻抗技术研究添加不同摩尔分数的Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3固体电解质烧结片的结构、氧化-还原电位、离子电导率和活化能。结果表明：添加与未添加Li3PO4助熔剂的Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3烧结片具有相似的X射线衍射结果。添加Li3PO4的Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3烧结片的空隙率较小,更为致密。添加Li3PO4对Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3的氧化-还原电位影响不大。在所有添加Li3PO4助熔剂的Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3烧结片中,添加1%（摩尔分数）Li3PO4的烧结片具有最高的离子电导率6.15×10-4S/cm和最低的活化能0.3142eV。