Enhanced electrode kinetics and electrochemical properties of low-cost NaFe2PO4(SO4)2 via Ca2+doping as cathode material for sodium-ion batteries

In recent years,sodium-ion batteries(SIBs)have been considered as one of the most promising alterna-tives to lithium-ion batteries(LIBs).Here,a new Na-super-ionic conductor(NASICON)cathode material NaFe2PO4(SO4)2 is successfully prepared through solid state method for SIBs.While the poor electronic conductivity of iron-based materials results in its poor rate and cycle performance.Then the electro-chemical is effectively promoting via Ca2+doping.Na0.84Ca0.08Fe2PO4(SO4)2 have achieved considerable electrochemical properties.The first discharge specific capacity is 121.6mAhg-1 at 25mAg-1 with the voltage platform(～3.1 V)corresponding to Fe2+/3+.After 100 cycles,the capacity retention is 55.1％.The excellent electrochemical performance is caused by some Na+is substituted by Ca2+and leading to the fast sodium kinetics,which is well proved by the powder X-ray diffraction pattern and well corresponding to the galvanostatic intermittent titration technique and cyclic voltammetry testing result(the diffusivity values are around at 10-12 cm2 s-1).     

以胶原纤维为模板制备介孔NaZr2(PO4)3

以胶原纤维为模板,首先将Zr(Ⅳ)负载在胶原纤维上,然后吸附磷,最后经高温煅烧除去胶原纤维模板制备了介孔磷酸锆钠(NaZr2(PO4)3,NZP).利用电感耦合等离子发散光谱仪(ICP)、X射线衍射仪(XRD)、场发射透射电镜(FETEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、N2吸附/脱附分析等对NZP进行了表征.结果表明,胶原纤维模板在800℃时即可完全去除,并形成介孔结构;当以磷酸二氢钠(NaH2PO4)为磷源、n(Zr)/n(P)=0.62时,经800℃煅烧得到了介孔率为97%的NZP.     

Flexible and Binder‐Free Electrodes of Sb/rGO and Na3V2(PO4)3/rGO Nanocomposites for Sodium‐Ion Batteries

Flexible power sources have shown great promise in next‐generation bendable, implantable, and wearable electronic systems. Here, flexible and binder‐free electrodes of Na₃V₂(PO₄)₃/reduced graphene oxide (NVP/rGO) and Sb/rGO nanocomposites for sodium‐ion batteries are reported. The Sb/rGO and NVP/rGO paper electrodes with high flexibility and tailorability can be easily fabricated. Sb and NVP nanoparticles are embedded homogenously in the interconnected framework of rGO nanosheets, which provides structurally stable hosts for Na‐ion intercalation and deintercalation. The NVP/rGO paper‐like cathode delivers a reversible capacity of 113 mAh g^?1 at 100 mA g^?1 and high capacity retention of ≈96.6% after 120 cycles. The Sb/rGO paper‐like anode gives a highly reversible capacity of 612 mAh g^?1 at 100 mA g^?1, an excellent rate capacity up to 30 C, and a good cycle performance. Moreover, the sodium‐ion full cell of NVP/rGO//Sb/rGO has been fabricated, delivering a highly reversible capacity of ≈400 mAh g^?1 at a current density of 100 mA g^?1 after 100 charge/discharge cycles. This work may provide promising electrode candidates for developing next‐generation energy‐storage devices with high capacity and long cycle life.     

绿色荧光粉Zn_2Ca(PO_4)_2:Tb~(3+)的制备及发光性能研究

采用高温固相法合成了绿色荧光粉Zn2Ca(PO4)2:Tb3+,测定了该荧光粉的XRD图谱、激发光谱及发射光谱。XRD图谱表明在高温还原气氛下合成了纯相的荧光粉Zn2Ca(PO4)2:Tb3+。该荧光粉的激发谱位于340～400nm。在紫外激发下主要发射峰位于490、544、584、622nm,对应于Tb3+的5D4→7F6、5D4→7F5、5D4→7F4、5D4→7F3的特征发射。考察了Tb3+的掺杂浓度对样品发光效率的影响,分析了Tb3+的544nm发射的自身浓度猝灭机理并探讨了敏化剂Ce3+离子的加入对荧光粉发光的影响。此绿色荧光粉Zn2Ca(PO4)2:Tb3+是一种很有潜力的适于UVLED管芯激发的发光粉。     

新型锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3改性研究进展

具有高能量密度、高电压平台、高稳定性、高安全性的新型锂离子二次电池正极材料Li3V2(PO4)3,近年来成为研究热点。综述了该材料具有电化学活性的单斜晶系的结构及其对应的电化学特性,并且重点介绍了该材料碳包覆、碳掺杂、金属离子掺杂等改性方法的最新研究进展,并对其实用化前景进行展望。     

锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3存在的问题及改性研究进展

指出了Li3V2(PO4)3存在的主要问题及其改性办法,综述了包覆改性、掺杂改性以及控制样品的形貌和粒径3种改性手段近年来在Li3V2(PO4)3电化学改性上所取得的研究成果,评价了3种方式的优缺点,并展望了Li3V2(PO4)3今后的研究方向。     

喷雾干燥碳热还原法制备Li3V2PO43/C正极材料及其电化学性能

采用喷雾干燥-碳热还原法制备了Li3V2(PO4)3/C正极材料.考察了不同喷雾条件对产物组成及电化学性能的影响.通过XRD、SEM、TEM和电化学性能测试方法等进行了表征.结果表明:通过二次喷雾干燥制备的前驱体,经过750℃热处理12h制得了平均粒径小于0.5μm 的Li3V2(PO4)3/C复合材料.在室温下,C/5、1C和5C倍率的放电比容量分别为121.9、114.6和104.6mAh·g-1,50次循环后,容量保持率均接近100%,几乎无衰减,具有优异的循环稳定性和容量保持率.     

A multiphase sodium vanadium phosphate cathode material for high-rate sodium-ion batteries

The unsatisfactory rate capability and poor cycling stability at high rate of sodium-ion batteries(SIBs) have impeded their practical applications. Herein, a Na₃V₂(PO₄)₃/Na₃V₃(PO₄)₄ multiphase cathode materials for high-rate and long cycling SIBs was successfully synthesized by regulation the stoichiometric ratio of raw materials. The combined experiment and simulation results show that the multiphase materials consisted of NASICON structural phase Na3V2(PO4)3 and layered structure phase Na₃V₃(PO₄)₄, possess abundant phase boundaries. Electrochemical experiments demonstrate that the multiphase materials maintain a remarkable reversible capacity of 69.0 mA h g^-1 even at an ultrahigh current density of 100 C with a high capacity retention of 81.25 % even after 10,000 cycles. Na₃V₂(PO₄)₃/Na₃V₃(PO₄)₄ electrode exhibits a higher working voltage, superior rate capability and better cycling stability than Na₃V₂(PO₄)₃ electrode, which indicates that the introduction of second phase can be an effective strategy for the development of novel cathode materials for SIBs.     

金属元素掺杂Li3V2(PO4)3正极材料的研究进展

金属元素掺杂能从本质上改善Li3V2(PO4)3的电子电导率和锂离子扩散速率,从而提高材料的电化学性能.概述了近年来金属元素掺杂Li3V2(PO4)3的研究进展,分别从掺杂元素和表征技术两方面进行综述,介绍了Mg2+、Ni2+、Cr3+、Co2+等金属离子掺杂对Li3V2(PO4)3的结构以及电化学性能的影响,并对进一步的研究方向和发展趋势提出了见解.     

聚阴离子型锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3的研究进展

具有聚阴离子型结构的Li₃V₂(PO₄)₃正极材料凭借比容量高、结构稳定性好、工作电压高以及成本低的综合性优势受到了广泛的关注, 被众多专家学者视为下一代锂离子动力电池正极材料的理想之选. 本文对Li₃V₂(PO₄)₃材料的结构、电化学性质、制备方法、存在的问题和解决的方案进行了详细的综述. 同时对Li₃V₂(PO₄)₃正极材料的发展趋势进行了展望.     

碳源对液相法制备Li3V2（PO4）3/C的影响

以4种不同种类的有机物(柠檬酸、水杨酸、聚丙烯酸、蔗糖)为碳源,通过液相反应合成Li3V2(PO4)3/C复合材料。研究了不同碳源对复合材料的晶型结构、形貌及电化学性能的影响。结果表明,碳源对Li3V2(PO4)3/C材料的晶型结构没有影响,但对电化学性能影响较明显,其中采用柠檬酸为碳源制得的Li3V2(PO4)3/C复合材料电化学性能最好。进一步研究了柠檬酸的加入量对复合材料的电化学性能的影响,发现当柠檬酸加入量为钒与碳的物质的量比为1∶4时,样品的平均粒径较小,电化学性能最好,0.1C首次放电比容量为123.59mAhg-1,0.5C首次放电比容量也高达117.27mAhg-1,循环10次后,仍保持在117.19mAhg-1,容量几乎没有衰减,10C时比容量仍有105.43mAhg-1。     

锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3的制备及性能研究

单斜结构的Li3V2(PO4)3是很有前途的聚阴离子型锂离子电池正极材料.将一定配比的LiOH·H2O、V2O5、H3PO4和蔗糖(C12H22O11)通过球磨均匀混合,在氮气保护下于800℃焙烧16h,通过碳热还原合成了Li3V2(PO4)3.用X射线衍射和扫描电镜分析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3.0～4.3V和3.0～4.8V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1.5～4.8V时,Li3V2(PO4)3正极材料具有很高的比容量,但循环性能较差.     

磷酸处理对多孔SiO2薄膜质子导电特性和双电层薄膜晶体管性能的影响

采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备了多孔SiO₂薄膜, 系统地研究了不同浓度磷酸处理对多孔SiO₂薄膜的质子导电特性、双电层电容和以此多孔SiO₂薄膜为栅介质的铟锌氧(IZO)双电层薄膜晶体管性能的影响。结果表明: 多孔SiO₂薄膜的质子电导率和双电层电容随磷酸浓度升高而增大, 60%浓度磷酸处理后多孔SiO₂薄膜质子电导率和双电层电容分别达到1.51×10^-4 S/cm和6.33 μF/cm²。随磷酸浓度升高, 双电层薄膜晶体管的工作电压降低, 并且, 电流开关比也变大。其中60%浓度磷酸处理后器件工作电压为1.2 V, 迁移率为20 cm²/(V·s), 电流开关比为4×10⁶。这种双电层薄膜晶体管有望应用在化学和生物传感等领域。     

柠檬酸溶胶燃烧工艺参数对Ca_3(VO_4)_2:Eu~(3+)发光性能的影响

采用柠檬酸溶胶燃烧法合成了Ca3(VO4)2:Eu3+红色发光材料。利用XRD、SEM、荧光分光光度计等测试分析方法研究了合成温度、柠檬酸用量以及Eu3+含量等对合成样品组成、结构、显微特征和发光性能的影响。结果表明,采用柠檬酸溶胶燃烧法可以在700～1000℃范围内合成纯度高、结晶度好、粒度均匀的Ca3(VO4)2:Eu3+红色发光粉。优化条件为温度900℃、n(柠檬酸):n(Ca2++V5+)=0.8、Eu3+摩尔分数6%,合成产物的红光发光效果最好。     

La(BO3,PO4):Ce,Tb,Gd的发光研究

以BPO4和稀土氧化物为原料制备了铈、铽、钇共掺杂的硼磷酸镧绿色荧光粉,研究了基质中Gd^3 、Ce^3 、Tb^3 的发光特性及它们之间的相互作用。在该基质中存在Ce^3 →Gd^3 、Gd^3 →Tb^3 、Ce^3 →Tb^3 的能量传递;当钆加入到铈、铽共掺杂的硼磷酸镧基质中会导致铈离子的发射减弱,铽离子^5D4→^7F1的发射显著增强,而^5D3→^7F1的发射没有明显变化,故有利于提高荧光粉的发光强度和绿色发射纯度。用硼磷酸钆作基质比用硼磷酸镧更能提高荧光粉的发光强度、发光纯度以及发光色坐标x的值,所以La(BO3,PO4):Ce,Tb,Gd和Gd(BO3,PO4):Ce,Tb均是理想的绿色发射材料。     

锂快离子导体Li3-2x(Al1-xTix)2(PO4)3的合成与表征

NASICON型正磷酸盐LiM2(PO4)3(M=Ti,Ge,Zr,Hf)是近来研究得比较深入的锂快离子导体.LiTi2(PO4)3难于烧结得到致密的LiT2(PO4)3陶瓷,且离子电导率很低,在298K时为8.260×10-8 S/cm,613K时为8.241×10-5 S/cm,而当以三价的Al3 离子经传统的固相烧结反应部分取代LiTi2(PO4)3中四价的Ti4 离子后,通过DSC、DTG、电化学阻抗与SEM测试表明,不仅能获得致密度高稳定的产物,而且烧结后得到的锂快离子导体Li3-x(Al1-xTix)2(PO4)3(X=1.0～0.55)体系在室温下的电导率有了巨大的提高.当X=0.85时,组分Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3离子电导率最大,298K时为1.792×10-6S/cm和613K时为9.210×10-4S/cm.