水热-溶胶-凝胶法制备钠离子电池正极材料Na_3V_2(PO_4)_3/C及其性能研究

分别采用溶胶凝胶法和水热-溶胶-凝胶法合成了钠离子电池正极材料Na_3V_2(PO_4)_3/C。用XRD、SEM、恒流充放电等对样品进行了表征。研究表明,两种方法合成的Na_3V_2(PO_4)_3/C样品均为纯相,呈多孔状结构,采用水热-溶胶-凝胶法制备出的Na_3V_2(PO_4)_3/C样品颗粒尺寸更小,更有利于钠离子脱嵌,有利于提高材料的电化学性能。溶胶-凝胶法制备的样品在0.1和2C倍率下首次放电比容量为98.3和31.3mAh/g,水热-溶胶-凝胶法制备的样品在0.1和2C倍率下首次放电比容量高达111.9和94.1mAh/g,电化学性能得到明显改善。     

金属元素掺杂Li_3V_2(PO_4)_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+、Ni 2+、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。     

Na_3V_2(PO_4)_3/C复合材料的制备及电化学性能研究

利用不同的方法合成了Na_3V_2(PO_4)_3/C复合材料,通过X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、循环伏安、交流阻抗等方法对Na_3V_2(PO_4)_3/C材料进行了结构表征及性能测试。通过改变合成方法,考察了不同合成路径对于材料结构、微观形貌及电化学性能的影响。研究发现,利用水热法合成的Na_3V_2(PO_4)_3/C复合材料的颗粒呈类球形,粒径尺寸为50nm。电化学性能测试表明,0.1C倍率下,其首次放电比容量接近理论值,达到117.3mAh/g,50次循环后容量保持率为97.3%。2C倍率下,其放电容量仍能达到81.6mAh/g,循环10次后容量未见衰减。     

Cr~(3+)掺杂LiSn_2(PO_4)_3负极材料的电化学性能研究

利用Cr~(3+)离子对LiSn_2(PO_4)_3化合物中的Sn~(4+)进行掺杂。对所制备的材料Li1+xCrxSn2-x(PO4)3进行X射线衍射(XRD)测试,结果表明,在x=0.1～0.3时可得到单一的α-LiSn_2(PO_4)_3相,掺杂浓度进一步增加则会导致少量SnO_2第二相的析出。尽管引入Cr不能抑制LiSn_2(PO_4)_3在首次放电过程中分解,但x=0.3的样品电化学性能得到显著改善。电池在100和800 mA/g电流密度下25次充放电循环后放电容量分别为403.1和241.9 mAh/g,并具有较好的循环性能和倍率性能。导致上述结果的主要原因是Li_3PO_4和Cr复合基体的空间效应,有效避免了Sn颗粒在充放电循环中的团聚,改善了电化学反应环境,从而提高了Sn颗粒的利用效率。     

锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_(2.97)Br_(0.09)的溶胶-凝胶法合成与电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3和掺杂离子Br-的正极材料Li_3V_2(PO_4)_(2.97)Br_(0.09),并采用XRD、SEM、CV及充放电测试进行了结构、形貌分析和电化学性能测试。掺杂少量的Br-不影响Li_3V_2(PO_4)_3正极材料的形貌,且可以有效抑制LiVP_2O_7杂质的产生,提高锂离子导电率。Li_3V_2(PO_4)_(2.97)Br_(0.09)正极材料在0.2C倍率下首次放电比容量和效率分别为128.4mAh/g和98.3%,未掺杂仅为122.8mAh/g和97.4%。CV测试表明Li_3V_2(PO_4)_(2.97)Br_(0.09)正极材料的可逆性优于L_i3V_2(PO_4)_3正极材料。     

xLiFePO_4·yLi_3V_2(PO_4)_3/C复合正极材料的制备及电化学性能研究

以石油焦为还原剂和碳源,采用固相法制备了一系列xLiFePO_4·yLi_3V_2(PO4)_3/C (n(x):n(y)=1∶0, 0∶1, 2∶1, 4∶1, 6∶1, 8∶1)复合正极材料。通过X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和电化学性能测试等表征了n(x)∶n(y)的掺杂比例对复合正极材料组成、微观结构和电化学性能的影响。XRD分析表明,当n(x)∶n(y)为1:0和0∶1时,合成的复合正极材料分别为橄榄石结构的LiFePO_4和单斜结构的Li_3V_2(PO_4)_3;当n(x):n(y)为2∶1,4∶1,6∶1和8∶1时,合成的复合正极材料由LiFePO_4/C和Li_3V_2(PO_4)_3/C相组成;TEM分析表明,复合正极材料的颗粒分散良好,颗粒直径约为150～250 nm,被碳层均匀包覆;电化学性能分析表明,8LFP·LVP/C的放电容量和初始库仑效率最高,分别达到166 mAh/g和97%,在7 C倍率下放电容量循环150次后,其放电容量为91 mAh/g,容量保持率为90.1%,与原始LFP/C和LVP/C相比,其循环性能显著提高。     

溶胶-凝胶法制备尖晶石型LiMn_2O_4正极材料

采用溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料锂锰氧化物。以Mn(NO3)2(50%)、LiOH·2H2O为原料,以柠檬酸为螯合剂制得前驱体,400℃预烧6h,再经750、850℃分别焙烧并保温6h得到粉体产物。XRD分析表明,所合成的产物为尖晶石型LiMn2O4;SEM观察结果表明,合成产物颗粒均匀,形貌规则。用其组装的电池经恒电流充放电测试,表明其初始比容量可达118.76mAh/g,具有良好的循环性能。     

镁铝联合掺杂对Li_3V_2(PO_4)_3/C电化学性能的影响研究

通过X射线衍射、扫描电镜、恒流充放电、循环伏安和阻抗(EIS)等技术对材料的形貌和电化学性能进行分析,研究了Mg、Al同时掺杂对溶胶-凝胶法合成单斜晶型Li_3V_2(PO_4)_3/C材料电化学性能的影响。结果表明:相对纯的磷酸钒锂/C(LVP/C),少量的掺杂没有影响材料的结构,电化学性能有显著提升,并且Li_(2.9)Mg_(0.05)V_(1.9)Al_(0.1)(PO_4)_3/C材料具有最好的电化学性能。在室温3~4.3V充放电平台下,以0.1C首次放电比容量达到130.7mAh/g,第50次循环的放电比容量仍有127.2mAh/g,容量保持率为97.3%。     

Mn掺杂Li3Fe2(PO4)3正极材料的制备与表征

通过固相反应法合成出Li3+xFe2-xMnxn(Po4)3(x-0～O.1)、Li3Fel.ω5Mn0.05(PO4)3和Li2.95Fe1.ωMnoN.05(PO4)3正极材料.采用行星式球磨方法,均匀混合正极材料和导电乙炔黑以提高活性材料的电子导电率和降低颗粒尺寸.Mn掺杂的Li3Fe2(PO4)3样品的恒电流充放电测试和伏安循环测试(2～4V)发现,所有样品中Fe3+/Fe2+氧化还原电对均有两个稳定的充放电平台(2.8、2.7V)、Li3+,Fe2-xMnxII(PO4)3和Li3Fe1.95Mn0.05(PO4)3中Mn3+/Mn2+电对的充放平台位于3.5V左右.不同价态Mn的掺杂均可明显提高正极材料的电化学性能,其中Mn掺杂样品的电化学性能最好,其中Li3.05Fel.95MnⅡ0.05(PO4)3/C的C/20和C/2恒流放电比容量分别可达11O和66mAh/g.     

锂离子电池复合正极材料6LiMnPO_4·Li_3V_2(PO_4)_3/C的制备及电化学性能

分别采用喷雾干燥法、溶胶-凝胶法和球磨法制备前驱体合成6LiMnPO4·Li3V2(PO4)3/C复合正极材料。利用X-射线衍射、扫描电镜和恒流充放电测试对材料物相、微观形貌和电化学性能进行表征。结果表明,喷雾干燥法处理前驱体制备的复合正极材料,粒径最小(约100nm)且分布均匀,具有最高的电化学性能。0.1C倍率下的放电容量为133mAh/g,40次循环后的容量保持率达到95%,1C倍率下的放电容量为0.1C时的75%,具有较好的循环性能和倍率性能。     

溶胶-凝胶法制备Sr掺杂La_(9.33-2x/3)Sr_x(SiO_4)_6O_2及其导电性研究

采用溶胶-凝胶法于900℃成功合成了Sr掺杂的La9.33-2x/3Srx(SiO4)6O2前驱粉体,然后于1450℃烧结成陶瓷样品。利用X射线粉末衍射和环境扫描电镜对材料的物相和形貌进行了分析和表征,结果表明合成产物为磷灰石相,烧结后样品晶体颗粒比较均匀,有较好的致密度。采用交流阻抗谱研究了材料的导电性,发现Ln位阳离子空位比Ln位阳离子掺杂对材料电导率的影响更大,合适的Ln位阳离子空位更有利于提高材料的电导率。     

两步固相碳包覆法合成Li_3V_2(PO_4)_3/C正极材料及其性能研究

以VPO_4/C为中间体,相继以乙炔黑及葡萄糖作为碳源,通过两步固相碳包覆法制备了纯相单斜晶系的Li_3V_2(PO_4)_3/C复合材料。该方法首先通过制备纳米级的VPO_4/C中间体,为后续制备Li_3V_2(PO_4)_3/C提高反应活性,降低热处理温度,其中碳源不仅起到还原剂、导电剂的作用,还能细化晶粒,且两步法包碳使得材料颗粒表面的碳层更均匀,从而改善材料的综合电化学性能。最终在750℃下煅烧12h得到颗粒细小且分布均匀的Li_3V_2(PO_4)_3/C样品,在电压区间3.0~4.5V内,该材料在0.1,1和2C倍率下的首次放电比容量分别为141.5,119.8和109.4mAh/g,在0.1C倍率下循环50次后的容量保持率高达97.7%。     

钒掺杂LiCoPO4正极材料的制备及电化学性能

采用聚乙二醇辅助的溶胶-凝胶法制备了锂离子电池复合正极材料LiCo1-xVxPO4/C(x=0、0.03和0.05).X射线衍射(XRD)表明掺杂的V进入了LiCoPO4晶格内部.扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)显示LiCo0.97V0.03PO4/C的粒径分布在200～700nm之间,颗粒表面包覆一层约30nm...     

LiCo0.1Mn1.9O4的溶胶-凝胶法制备及电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了锂离子蓄电池正极材料尖晶石LiCo0.1Mn1.9O4粉体,考察了烧结温度对其结构及电化学性能的影响.随着烧结温度的升高,尖晶石型结构越来越完整,首次放电比容量增大,但循环性能却逐渐变差.700℃时烧结12h得到了性能较好的LiCo0.1Mn1.9O4粉体,在电流密度0.1mA/cm2,截止电压3.5～4.4V条件下,首次放电比容量为123mAh/g,稳定放电比容量达113mAh/g.     

Na_3In_2(PO_4)_3的高温相转变

对化合物 Na_3In_2(PO_4)_3进行差热分析、高温显微镜观察和高温 X 射线衍射研究表明,在升温过程中,化合物经历了超结构相变。在1300℃左右时发生一级可逆相转变。电导测量表明,超结构相 Na_3In_2(PO_4)_3从室温至300℃的电导率均小于10~(?)(Ω·cm)~(-1)。由于超结构的出现可以视作亚晶格的有序化。而无序相的电导率(例 NASICON)大于10~(-6)(Ω·cm)~(-1),所以有序相的电导率大大低于无序相的电导率。     

新型锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_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。     

三元掺杂尖晶石LiMn2O4正极材料的制备与电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了三元掺杂改性的尖晶石型锰酸锂正极材料[LiAl_xCo_(0.05)Mg_(0.05)Mn_(1.9-x)O_4(x=0、0.02、0.05)]。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料进行了表征。结果表明:掺杂后的材料仍为尖晶石结构,无杂质相。SEM结果显示合成材料具有良好的粒径分布及形貌。通过充放电测试发现,掺杂过后的材料在高温下的电化学性能有很大程度的改善。其中,LiAl_(0.02)Co_(0.05)Mg_(0.05)Mn_(1.88)O_4具有最好的电化学性能,在55℃、0.2C倍率下首次放电比容量达到128.2mAh/g,循环40次后容量保持率仍能达到95.2%。     

稀土离子掺杂对锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3/C的影响研究

讨论了稀土Gd~(3+)、La~(3+)掺杂对溶胶-凝胶法合成正极材料单斜晶型Li_3V_2(P0_4)_3/C的影响。通过XRD、SEM、EDS、恒流充放电、CV和EIS等技术对材料的微观结构、颗粒形貌和电化学性能进行分析,研究了2种稀土元素不同掺杂量对材料结构和电化学性能的影响。结果表明,相对纯相Li_3V_2(PO_4)_3/C,适量的稀土离子掺杂能减小晶粒,提高电化学性能,并且掺杂的稀土Gd~(3+)在x=0.03时具有最好的电化学性能,室温条件,在3~4.3V充放电平台下,以0.1C首次放电比容量达到126.7mAh/g,第50次循环的放电比容量仍有103.6mAh/g,容量保持率为81.8%。     

锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3/C的最新进展

Li3V2(PO4)3是继磷酸铁锂之后的另一个极具市场潜力的锂离子电池正极材料,有望应用于电动车和混合动力车。综述了2011-2013年国内外研究者对Li3V2(PO4)3正极材料各方面的最新研究成果,包括制备方法上的创新,既有对传统方法的改进与创新,也有首次使用的新型制备方法;使用各种新型碳源和包覆手段来形成更加均匀的碳层;使用新的掺杂离子,包括金属阳离子掺杂和以Cl-进行阴离子掺杂;最后讨论了材料颗粒的纳米化进程。这些新的研究成果均展示了Li3V2(PO4)3正极材料的广泛应用前景。     

溶胶-凝胶法合成纳米Li4Ti5O12负极材料及其电化学性能研究

以醋酸锂、钛酸四丁酯为原材料,聚乙二醇6000为分散剂,通过溶胶-凝胶法合成Li4Ti5O12前驱体,考察了烧结温度与保温时间对材料电化学性能的影响。实验结果表明烧结制度对Li4Ti5O12的结晶度、微观形貌及电化学性能有显著的影响,以聚乙二醇为表面活性剂,前驱体在700℃的较低温度下保温10h即可得到纯净尖晶石型Li4Ti5O12相,产物颗粒细小均匀,结晶度好,尺寸在100～380nm之间,并显示出良好的电化学性能和倍率性能：在0.1以及5C下首次放电比容量达到164和127mAh/g,经50次循环后仍保持在162和120mAh/g,表现出了优异的循环性能。