离子掺杂对Li_3V_2(PO_4)_3/C电化学性能的影响

采用溶胶-碳热还原法制备了Li3V2-xMx(PO4)3/C(M=Ti,Fe,Ce;x=0.06)复合正极材料,通过XRD、SEM、恒流充放电和电化学阻抗等测试方法研究了Ti4+、Fe3+和Ce3+适量掺杂对材料结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:Ti4+、Fe3+和Ce3+的适量掺杂并未改变材料结构,对材料形貌也未产生明显的影响,但可以在一定程度上降低一次颗粒的尺寸,提高材料的电导率。所有掺杂材料的充放电性能和循环稳定性明显改善,其中Li3V1.94Fe0.06(PO4)3/C表现出最优的电化学性能。     

聚阴离子型锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3的研究进展

与LiFePO4相比,单斜结构的磷酸钒锂(Li3V2(PO4)3)具有更高的Li+扩散系数和更高的放电电压、能量密度和高的比容量,已成为锂离子电池正极材料的研究热点之一。综述了近年来Li3V2(PO4)3的主要合成方法、充放电机理及其掺杂改性的研究现状,并且对Li3V2(PO4)3的发展趋势进行了展望。     

双碳源制备高性能Na_3V_2(PO_4)_3/C正极材料

以聚丙烯酸和葡萄糖为双碳源,通过碳热还原法制备颗粒分散性良好的Na_3V_2(PO_4)_3/C复合材料。借助聚丙烯酸长链分子对原料前驱体的良好分散性和葡萄糖热解碳的高导电性,获得的Na_3V_2(PO_4)_3/C作为钠离子电池正极材料,表现出高的倍率放电容量和长循环寿命。在5C倍率下循环1000次后放电容量剩余101 m Ah·g~(-1),容量保持率为92.6%。本文的双碳源策略为制备高性能电极材料提供了一个可行的途径。     

碳保护固相合成Li_3V_2(PO_4)_3/C工艺及其电化学性能研究

在碳粉填埋保护条件下,分别以草酸、硝酸锂、磷酸二氢铵和偏钒酸铵为碳源、锂源、磷源和钒源,采用固相合成法,在900,1 000,1 100℃下制备了Li3V2(PO4)3/C正极材料。X射线衍射、扫描电子显微镜和充放电分析测试表明,900,1 000,1 100℃焙烧均可获得较纯且粒径为50 nm~3μm的Li3V2(PO4)3/C;随焙烧温度升高,合成产物中的LiVP2O7杂质相含量下降;在0.1 C充放电倍率下,900,1 000,1 100℃合成的Li3V2(PO4)3/C充放电30次后容量保持率分别为80%,98.5%和95.7%。     

CeO_2与碳共包覆Li_3V_2(PO_4)_3正极材料低温电化学性能

采用控制pH值为4的溶胶-凝胶法制备Li_3V_2(PO_4)_3/C正极材料,采用聚乙烯醇辅助的悬浮包覆法对其进行不同含量的CeO_2包覆,研究了C和CeO_2共包覆制备工艺在常温、0℃和-20℃对Li_3V_2(PO_4)_3电化学性能的影响。结果表明,CeO_2包覆是提高Li_3V_2(PO_4)_3/C低温电化学性能的一种有效方法,在3.0~4.8 V电压窗口下CeO_2包覆量为2%(质量分数)时,材料具有最好的电化学性能,适量的CeO_2包覆可以提高材料的锂离子扩散系数并降低材料的电荷转移电阻。     

碳保护煅烧法合成Li_3V_2(PO_4)_3正极材料

采用氢气还原或惰性气体保护煅烧制备磷酸钒锂Li3V2(PO4)3安全隐患大、成本较高.采用碳粉保护煅烧,利用碳更容易被氧化的性质起到还原反应物作用并保护磷酸钒锂不被氧化,同时产生的一氧化碳形成还原气氛排斥空气的扩散侵入.研究表明碳保护煅烧法制备磷酸钒锂是行之有效的;在800℃反应10 h制得纯相的磷酸钒锂;在700～750℃左右制得的磷酸钒锂正极材料含有杂相物质,该杂相物质有利于提高材料的电化学性能.     

锂离子电池Li_3V_(2-x)Al_x(PO_4)_3正极材料合成及性能研究

以V_2O_5、LiOH、NH_4H_2PO_4、Al(OH)_3和柠檬酸为原料采用溶胶-凝胶法合成V位掺杂Al3+的Li_3V_(2-x)Al_x(PO_4)_3/C复合材料,仔细研究Al3+掺杂对磷酸钒锂材料电化学性能的影响,确定最佳的Al掺杂量。同时借助各种分析手段(如XRD、SEM、TG-DTA)对掺杂后Li_3V_(2-x)Al_x(PO_4)3/C材料结构变化进行探究,深入理解V位掺杂对电化学性能产生作用的内在机理。Li_3V_2-xAlx(PO_4)_3/C(x=0,0.02,0.05,0.1,0.15,0.2)首次放电比容量分别为103.7 m Ah/g,105.7 m Ah/g,108.4 m Ah/g,141.1 m Ah/g,130.1 Ah/g,124.8 m Ah/g。在一定范围内,随着Al3+量的提高,相应的Li3V2-xAlx(PO4)3/C的首次放电比容量也不断的增加。     

以油酸钠为钠源和碳源制备Na_3V_2(PO_4)_3/C及其电化学性能

以油酸钠兼做钠源与碳源,分别采用球磨法、溶胶-凝胶法、水热法和水热辅助的溶胶-凝胶法制备前驱体,再经高温固相反应制备Na_3V_2(PO_4)_3/C/C复合正极材料。研究表明,前驱体制备方法对材料结晶性、形貌、颗粒尺寸和电化学性能具有显著影响。以球磨法制备前驱体得到的Na_3V_2(PO_4)_3/C/C具有最好的电化学活性,在10 C倍率下放电比容量达到-99 mA h·g1,循环200次容量保持率达到88%。     

不同碳源对Li_2FeSiO_4/C正极材料电化学性能的影响

以草酸亚铁为铁源,正硅酸四乙酯为硅源,乙酸锂为锂源,葡萄糖、淀粉、柠檬酸和沥青分别为碳源,采用水热辅助溶胶-凝胶法制备了锂离子电池Li_2FeSiO_4/C复合正极材料,考察葡萄糖、淀粉、柠檬酸和沥青分别作为碳源对Li_2FeSiO_4/C电化学性能的影响。研究表明:沥青为碳源制备的Li_2FeSiO_4/C在0.1 C倍率下的首次放电比容量为114.1 m A·h/g,充放电平台相差最小,0.2,0.5,1,2 C倍率下比容量保持得最高,电化学阻抗最小,Li+扩散率最大。     

石墨烯改性LiFePO_4/C正极材料的低温电化学性能

采用悬浮液混合法在热处理温度为400℃的条件下制备了石墨烯改性Li Fe PO_4/C复合正极材料。利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等对石墨烯改性Li Fe PO_4/C正极材料的组成、结构和形貌进行了表征,并组装扣式电池,在2.0~4.2 V电压范围下测试了其–10℃时的电化学性能。结果表明,5%(质量分数,下同)石墨烯改性的正极粉未样品G5颗粒分布均匀,石墨烯构成了三维导电网络;相比其它组分,样品G5在1C倍率下具有最高的放电容量(115.4 m A·h/g),循环200次后容量保持率为93.6%;同时,样品G5具有最低的电荷转移阻抗(106.9W)和最高的锂离子扩散系数(7.12×10~(–11) cm~2/s)。     

多元醇热解合成Na_3V_2(PO_4)_3-Ni_2P/C纳米复合材料及其表征

以醋酸钠、乙酰丙酮钒为原料,四甘醇/乙二醇为溶剂、燃料和碳源,Ni_2P为镍源,采用多元醇快速热解合成法制备Na_3V_2(PO_4)_3-Ni_2P/C(NVP-NP/C)复合材料。FT-IR、XRD、和DSL对NVP-NP/C的组成和微观结构进行表征。结果表明,多元醇的快速热解有效地促进了NVP-NP的成核并抑制其继续生长,同时多元醇的完全燃烧消除制备过程引入的杂质并在产品表面形成了均匀碳包覆层。NVP-NP/C产品呈球形,直径约为50 nm,颗粒间呈轻微的聚集,聚集体平均粒径为121. 6nm,分布均匀,碳质量分数为8. 77%。高结晶度形貌规整的Na_3V_2(PO_4)_3-Ni_2P纳米复合材料可以改善钠离子扩散能力,而多元醇热解碳所形成的包覆层可有效提高复合材料的导电性。     

喷雾干燥法制备球形Li3V2(PO4)3/C正极材料及其电化学性能

从控制Li₃V₂(PO₄)/C的形貌入手,旨在提高其作为锂离子电池正极材料的电化学性能。以葡萄糖为碳源,CTAB为表面活性剂,利用喷雾干燥法制备了粒径约为1μm的正球形Li₃V₂(PO₄)/C活性材料,颗粒尺寸均匀,振实密度较高。葡萄糖热解碳所形成的包覆层有效提高了材料的导电性,对材料的形貌控制则改善了锂离子扩散能力,因此本文所合成的Li₃V₂(PO₄)/C具良好的电化学性能,材料的锂离子扩散系数相对纯相提升约2个数量级,低于1C倍率下放电比容量均大于115mA?h/g,10C和15C大倍率下放电比容量为85mA?h/g和75mA?h/g左右,5C下循环50次,其库仑效率为96.2%。充放电平台的电位平稳,电位差较小,电化学反应阻抗值小,说明极化现象得到了有效控制。     

Na_3CrV(PO_4)_3@C钠离子电池正极材料的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了NASICON结构Na_3CrV(PO_4)_3@C钠离子电池正极材料,所包覆的碳源为聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)和柠檬酸。通过XRD、Raman、XPS、TGA、SEM等对材料的结构组成和形貌进行表征,同时组装成扣式电池进行电化学性能测试,观察碳包覆对Na_3CrV(PO_4)_3正极材料电化学性能的改善情况。结果表明,碳包覆之后材料的比容量显著提高,当电压范围为1.3～4.3 V时,材料在1 C的倍率下循环100圈后拥有167 m A·h/g的放电比容量,在20 C大倍率下循环500圈后拥有90 m A·h/g的放电比容量。     

Li_4Ti_5O_(12)/Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3复合负极材料的制备及性能

采用溶胶-凝胶法合成了Li_4Ti_5O_(12)/Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3复合负极材料,通过X射线衍射、扫描电子显微镜、恒电流充放电、循环伏安和电化学阻抗研究复合材料的结构、形貌及电化学性能。结果表明:溶胶-凝胶法能合成纯相Li_4Ti_5O_(12)/Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3复合负极材料颗粒均匀。与纯相Li_4Ti_5O_(12)相比,引入Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3的Li_4Ti_5O_(12)复合负极材料具有更低的锂离子嵌入/脱出阻抗,Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3质量分数为1%、2%、3%、4%、5%的Li4Ti5O12复合负极材料首次放电容量比纯相Li_4Ti_5O_(12)分别提高了6.2%、11.8%、15.5%、8.0%和2.0%。充放电循环20次后,Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3质量分数为3%的Li_4Ti_5O_(12)复合负极材料循环性能最好,平均每次循环容量衰减率为0.022%。     

Li_2FeSiO_4/C复合材料的制备及电化学性能

以CH3COOLi、FeC2O4、纳米SiO2为原料,葡萄糖为碳源,超导碳为微波耦合剂,采用微波加热法合成了Li2FeSiO4/C材料。考察了不同微波时间对材料室温下电化学性能的影响,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线能谱对样品的晶型结构、表面形貌和组成进行表征分析。结果表明,微波合成法可以快速制备Li2FeSiO4/C材料,微波时间16min所得样品具有最好的电化学性能。室温下以C/16倍率进行充放电测试,放电容量为111.5mA·h/g;以0.2C进行充放电循环,首次放电容量为96.7mA·h/g,19次循环后容量仍有95.2mA·h/g。     

锶掺杂LiMnPO_4/C正极材料电化学性能的研究

采用溶剂热法合成了Sr2+掺杂的LiMn1-xSrxPO4/C(x=0,0.01,0.03,0.05)),并利用XRD、SEM、EIS和电化学性能测试技术对磷酸锰锂的形貌、微观结构及电化学性能进行了表征。正极材料LiMn0.99Sr0.01PO4/C(LSr1)表现出较高的放电容量和较好的循环性能。在0.1C的放电倍率下循环50周之后,LSr1的容量为119.2mA·h·g-1,循环保持率分别为95.5%。     

NaH_(2)PO_(2)改性Li_(1.2)Ni_(0.13)Co_(0.13)Mn_(0.54)O_(2)富锂正极材料的电化学性能EI北大核心CSCD

采用不同物质的量的次亚磷酸钠对富锂正极材料进行改性处理,结果表明:采用4%(质量分数)的次亚磷酸钠改性处理的富锂正极材料表现出优异的循环稳定性,在0.5 C经过150圈循环后仍有85.3%的容量保持率,以及较高的首次Coulombic效率。材料优异的电化学性能一方面归因于次亚磷酸钠热解产生的还原性磷化氢气体与富锂正极材料表面活性氧反应产生氧空位,能够有效降低材料在首次充电过程中的不可逆容量损失;另一方面这一改性措施可以同时实现Na^(+)掺杂,起到稳定晶格结构,抑制相转变的作用,并且能够增大晶胞间距,加快锂离子扩散,降低电化学阻抗。此外,次亚磷酸钠热解所形成的焦磷酸钠包覆层可以保护正极材料,减少过渡金属溶解,从而改善材料循环性能。     

钾离子电池K3V2(PO4)3/C正极材料的合成及性能

以琼脂糖为碳源,磷酸二氢钾和偏钒酸铵为原料,通过固相反应法制备K3V2(PO4)3/C复合材料.研究材料的结晶性、颗粒形貌尺寸和电化学性能.结果 表明,材料具有较高的结晶度,一次颗粒尺寸约100～300 nm,存在颗粒团聚现象.K3V2(PO4)3/C用作钾离子电池正极材料,表现出较好的嵌脱钾可逆性,在20 mA·g-...     

锂离子电池正极材料Li_(1+x)V_3O_8的研究进展

层状结构的Li1+xV3O8是一种比较理想的锂离子电池正极材料,它具有比容量高、价格便宜、循环寿命长、容易制备、在空气中稳定、对环境污染小等优点,使其近些年来得到了广泛的关注。综述了Li1+xV3O8正极材料的充放电反应特性,容量衰减的原因,合成制备方法和掺杂包覆改性的研究现状。最后对其以后的发展趋势进行了展望。     

HPW/Ti_3(PO_4)_4的制备及其催化酯化性能

制备了系列磷酸钛原位负载不同含量x(wt%)磷钨酸H3PW12O40(HPW)的酯化催化剂HPW-x/Ti3(PO4)4,通过催化丙酸与正戊醇的酯化反应考察了其催化酯化性能,并采用IR分析对催化剂进行了表征。结果表明,300℃焙烧2h条件下,磷钨酸含量15%的催化剂HPW-15/Ti3(PO4)4具有最佳的催化活性,催化合成低碳链羧酸酯丙酸戊酯的适宜条件为:0.2mol丙酸,催化剂用量0.4g,n(正戊醇)∶n(丙酸)=1.6∶1,反应时间4h,酯化率达97.7%。该催化剂循环利用6次酯化率减小幅度不足7.5%。该催化剂对长碳链羧酸酯庚酸戊酯的合成循环利用6次酯化率为93.2%～83.5%。