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.     

正极材料Li3V2（PO4）3的合成及其电化学性能

通过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、时间分别为800℃，20h时，所合成的样品属于单斜晶系，且粒度大小分布比较均匀，该材料以0．2C充放电，其首次放电容量为120mAh·g^-1，循环30次后其比容量达108mAh·g^-1。     

LiFePO4／C复合正极材料的制备及其电化学性能研究

采用高温固相碳热还原法（CTR，Carbothermal Reduction）合成了LiFePO4／C复合正极材料。采用XRD，SEM以及BET等方法对产物进行表征。结果表明，所得LiFeP04／C材料有着单一的橄榄石型晶体结构。750℃下制备产物的BET比表面积为39．7002m^2／g。利用恒流充放电，循环伏安法（CV），电化学阻抗谱（EIS）等电化学手段研究了LiFePO4／C材料的电化学性质。结果表明：750℃下制备的LiFePO4／C复合材料在25℃工作温度下，有着优异的循环稳定性和大倍率充放电性能，使用850ma／g（5C）的电流密度对电池充放电90次后，电池放电比容量仍能保持11lmAh／g。在55℃工作温度下1C充放电倍率时，首次和第90次循环的放电比容量分别为14513mAh／g和142．9mAh／g。     

三价铁源对碳热还原法制备LiFePO4/C结构和性能的影响

以有机(柠檬酸铁)和无机(Fe2O3或Fe3O4)三价铁混合物为铁源,以有机铁源中的有机酸根为碳源和还原剂,通过固相-碳热还原法制备LiFePO4/C正极材料,考察无机三价铁源对正极材料结构和性能的影响.采用XRD、SEM和恒流充放电测试等方法对正极材料的结构、表观形貌及电化学性能进行研究.结果表明:以Fe2O3为无机三价铁源合成的LiFePO4/C材料的晶相单一、晶粒尺寸较小、电化学性能较好,以0.1C放电时,其第三次放电比容量达136 mA-h/g,循环20周后基本无衰减;而由Fe3O4为铁源制得的材料中含有其它杂质相,晶粒尺寸较大,电化学性能较差,以0.1C放电倍率放电时,其第三次放电比容量仅为118 mA-h/g,循环20周后衰减近17%.     

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.     

锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3的研究进展

Li3V2(PO4)3具有较高的能量密度、更好的电化学性能和热力学稳定性而成为潜在的、最有前途的锂离子电池正极材料。本文对Li3V2(PO4)3研究现状进行了全面介绍,综述了其电化学性能、微观结构、制备方法、改性研究以及其他研究,提出了目前研究中存在的问题,并就Li3V2(PO4)3作为锂离子电池正极材料的研究前景进行了展望。     

LiVPO4F／C复合正极材料的合成与性能

利用碳热还原法,通过两步反应合成了LiVPO4F/C复合正极材料.主要研究了球磨、碳含量和电解液对样品结构和电化学性能的影响.结果表明球磨2 h在750℃下能合成纯的LiVPO4F产品,剩余碳的存在使LiVPO4F的粒径减小且分布较为均匀,同时提高了颗粒之间的导电性.对样品进行电化学性能测试表明,含碳量为1.83%的LiVPO4F/C的样品比容量和循环性能都得到显著改善;合适的电解液可以明显提高样品LiVPO4F的电化学性能.含碳量为1.83%的LiVPO4F/C的复合材料以1 mol.L-1LiPF6/EC+EMC+DMC(体积比1∶1∶1)为电解液,在0.2 C的倍率下放电时,其首次放电容量为119 mAh.g-1,放电平台在4.2 V左右(vs.Li),循环30次后比容量为89 mAh.g-1.     

LiFePO4固相碳热合成法研究

以碳热还原法为原理，采用Fe2O3、Li2CO3、NH3H2PO4和碳黑为原料，以一定计量比和顺序混合，经过球磨、干燥、造粒、预烧、烧成等几道工序，制备出黑色的LiFePO4粉末。利用化学分析、XRD、SEM等手段研究了工艺流程对合成产物晶体结构、表面形貌的影响。利用合成材料组装电池，通过充放电试验测试电化学性能。结果表明，以0．1C速率充放电，首次充放电容量在150mAh／g。从长远看来，这种低成本，工艺简单，绿色无污染的合成方法很具有工业实用化生产价值。     

Li2Fe1-xMnxSiO4正极材料的合成及电化学性能

采用真空固相法成功地合成了锂离子电池正极材料Li2Fe1-xMnxSiO4,并用FTIR、XRD和电化学性能测试对材料进行了表征.FTIR和XRD测试表明,Mn很好地崮溶到Li2FeSiO4中.电化学性能测试表明,当w≌w(Mn)=0.1%时,合成的Li2Fe1-xMnxSiO4电化学性能最佳,首次放电容量达到67.7 mAh/g,20次循环后容量仍保持在44.8 mAh/g.     

新型锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3的合成及其性能

以LiOH·H2O、V2O5和NH4H2PO4为原料,C为还原剂,采用高温固相法合成了锂离子电池正极材料磷酸钒锂(Li3V2(PO4)3).考察了合成温度等条件对产物组成和晶相的影响.结果表明:随着焙烧温度的升高,杂相的衍射峰相对强度逐渐减弱,当煅烧温度达到800℃时,杂相衍射峰消失,所得样品为纯相的Li3V2(PO4)3样品;按Li、V、P的摩尔比为3:2:3将原料在800℃下焙烧24 h,合成得到正极材料.该材料在0.1 C充放电制度下,首次充电比容量达到135 mA·h/g,首次放电比容量130 mA·h/g,充放电效率达96.3%;经过20次循环后,放电容量仍然高达110 mA·h/g.对经过20次循环后的样品进行了X射线衍射分析,结果发现,经过20次循环后样品仍然具有单斜晶体结构,样品各主要衍射峰强度都急剧减弱,说明样品在充放电过程中晶体结构发生了变化;采用最小二乘法对样品充放电前后的晶胞参数进行了计算,发现样品在经过充放电循环后晶胞参数都有不同程度的增加,晶胞体积增大0.6%左右.     

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.     

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。     

Synthesis and electrochemical performance of Li3V2(PO4)3 by optimized sol-gel synthesis routine

Li₃V₂(PO₄)₃ samples were synthesized by sol-gel route and high temperature solid-state reaction. The influence of Li₃V₂(PO₄)₃ as cathode materials for lithium-ion batteries on electrochemical performances was investigated. The structure of Li₃V₂(PO₄)₃ as cathode materials for lithium-ion batteries and morphology of Li₃V₂(PO₄)₃ were characterized by X-ray diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Electrochemical performances were characterized by charge/discharge and AC impedance measurements. Li₃V₂(PO₄)₃ with smaller grain size shows better performances in terms of the discharge capacity and cycle stability. The improved electrochemical properties of Li₃V₂(PO₄)₃ are attributed to the refined grains and enhanced electrical conductivity. AC impedance measurements also show that the Li₃V₂(PO₄)₃ synthesized by sol-gel route exhibits significantly decreased charge-transfer resistance and shortened migration distance of lithium ions.     

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。