正极材料Li3V2(PO4)3的制备及性能

采用碳热还原法制备了Li3V2(PO4)3锂离子电池正极材料,通过XRD、循环伏安和充放电测试对样品的性能进行了研究.结果表明:所合成的Li3V2(PO4)3样品属于单斜晶系;样品(850℃,16 h)以0.2 C倍率充放电,首次充放电容量分别是129 mAh/g和121 mAh/g;循环30次后,放电容量为104 mAh/g.     

正极材料Li3(V1-xLix)2(PO4)3/C的合成及性能

通过溶胶-凝胶法结合球磨,合成Li3(V1-xLix)2(PO4) 3/C(x=0、0.01、0.02、0.03、0.04和0.05).采用XRD、SEM及充放电测试等研究了x的值对样品的影响.x＞0的样品形成了Li+掺杂及产生了具备改性作用的Li4P2O7,颗粒粒径随x的增加而减小,电化学性能较Li3V2(PO4)3(x=0)得到改善.x=0.02的样品以1C在3.0～4.3V循环,首次放电比容量为122.1 mAh/g,第50次循环的放电比容量为121.1 mAh/g,容量保持率为99.18％.     

Li3V2(PO4)3/C复合正极材料的制备与性能

以CH3COOLi、V2O5、NH4H2PO4和碳凝胶为原料,采用溶胶-凝胶法合成了锂离子蓄电池Li3V2(PO4)3/C复合正极材料.对其前驱体和产品采用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)以及元素分析分别进行了表征.考察了掺杂碳含量对材料充放电性能及其高倍率循环性能的影响.样品C的首次放电比容量达到128.4 mAh/g.样品B和C以0.2 C充放120次后容量几乎没有衰竭;继续以1 C充放电120次,其比容量仍基本恒定,比单一Li3V2(PO4)3材料具有更优良倍率性能和循环性能.交流阻抗测试表明碳掺杂可以形成碳包覆层,材料的电导率大幅提高,从而提高了材料的电化学性能.     

Mg~(2+)掺杂对sol-gel法合成锂离子电池材料Li_3V_2(PO_4)_3的影响

在磷酸钒锂材料中掺杂Mg2+,Mg2+取代锂位,其化学式可以写为(Li1-xMgx/2)3V2(PO4)3,Mg(OH)2作为镁源,按化学反应方程式中化学计量比称取LiOH.H2O,NH4H2PO4,V2O5,Mg(OH)2(x=0.01、0.05、0.1)和柠檬酸,其中柠檬酸用量为n(V)∶n(柠檬酸)=2∶2,煅烧温度为700℃,煅烧时间为8 h,合成了(Li1-xMgx/2)3V2(PO4)3正极材料。研究了Mg2+掺杂量对材料性能的影响,考察了x=0、0.01、0.05、0.1四种情况。结果显示,x=0.05时材料具有较好的充放电性能。在2.7～4.5 V电压范围内进行充放电循环测试,0.05 C充放电倍率下,其首次放电比容量为145 mAh/g,库仑效率高达90%以上,0.1 C循环20次后,放电比容量仍为131 mAh/g;0.2 C循环时,首次放电比容量为140 mAh/g左右,20次循环后仍为130 mAh/g以上;0.5 C循环20次后,放电比容量为104 mAh/g。     

微波法合成正极材料Li3V2(PO4)3

用微波法合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3。XRD、充放电和循环伏安测试表明:在900℃下恒温11 min,合成的样品结晶度好、无杂相,0.2C时,使用该材料的电池首次循环的充、放电容量分别为177.1 mAh/g和145.7 mAh/g,循环50次后,放电容量为98 mAh/g。当充电到4.9 V时,Li3V2(PO4)3存在4个充电平台,且有较高的放电平台。     

锂离子电池正极材料Li3V2-xNix(PO4)3的制备及其性能

采用溶胶-凝胶法,以Li2CO3、V2O5、NH4H2PO4、柠檬酸、Ni(OH)2·H2O为原料成功合成了正极材料Li3V2(PO4)3及其掺Ni化合物。Rietveld精修结果显示在Ni掺杂量不超过0.15时,样品均为纯相。X射线衍射(XRD)结果给出,随着镍掺杂量的增加,a轴和c轴及晶胞体积都有所下降。对样品Li3V2-xNix(PO4)3电导率的测试结果显示,Ni掺杂后样品的电子导电性均有所提高。室温下在0.1C和3C充放电条件下,镍掺杂Li3V1.95Ni0.05(PO4)3正极材料首次放电比容量分别达到177.2mAh/g和136.6mAh/g,在3C倍率下100次循环后容量保持率达到94.2%,这些性能都优于未掺杂样品和其他镍掺杂量的样品。     

锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3/C的制备及性能

利用溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3/C。XRD和TEM测试表征了样品的结构及形貌,结果表明,合成的样品为纯相单斜晶系的Li3V2(PO4)3,其表面包覆了导电碳层,提高了复合材料的导电性。恒流充放电、CV及EIS测试表明,800℃下合成的样品电化学性能最佳,表现出良好的倍率性能和循环稳定性。在1 C(1 C=140 mA/g)和10 C下充放电,首次放电比容量分别为128.2和118.4 mAh/g,100次循环后,容量保持率分别为97.0%和96.1%,库仑效率接近100%。在20 C下充放电时,首次放电比容量仍然可以达114.9 mAh/g。     

锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3的合成及性能

以导电炭黑为还原剂、LiH2PO4和V2O5为原料,采用碳热还原法合成了锂离子电池正极材料磷酸钒锂Li3V2(PO4)3.研究了烧结温度和时间对产物的影响.XRD、SEM和充放电测试表明:在750 ℃下烧结12 h合成的样品属于单斜晶系,0.2 C充放电的首次放电比容量为122.0 mAh/g,第20次循环的比容量为118.4 mAh/g.     

锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3-MCNTs的合及电化学性能

采用溶胶凝胶-固相法制备Li3V2(PO4)3-MCNTs复合材料,并研究了多壁碳纳米管(MWCNTs)对其物理性能及电化学性能的影响.采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)和热重分析法(TGA)对其晶型结构、形貌特征等物理性能进行了表征;采用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电测试等方法对其电化学性能进行了测试.研究发现,磷酸钒锂在800℃高温处理后为单斜结构,三维网络结构MWCNT负载磷酸钒锂[Li3V2(PO4)3-MCNTs]复合材料具有良好的电化学性能,在充放电倍率为0.1 C,电压窗口为3～4.4V时首次放电比容量为130.5 mAh/g,库仑效率为99.7％.倍率性能测试显示,在0.5 C、1.0 C、2 C下,Li3V2(PO4)3/MCNTs仍保持优越的循环稳定性.由此可见,Li3V2(PO4)3-MCNTs复合材料对正极材料的容量、倍率性能及循环稳定性都具有明显影响.     

草酸盐共沉淀法制备层状LiNi_(1/3)Co_(1/3-x)La_xMn_(1/3)O_2正极材料

采用草酸盐共沉淀法制备了锂离子电池用稀土元素镧掺杂层状正极材料LiNi1/3Co1/3-xLaxMn1/3O2(0x1),考察了镧掺杂对其结构与电化学性能的影响。XRD与电化学性能测试结果表明,层状正极材料LiNi1/3Co1/3-0.04La0.04Mn1/3O2具有较好的层状结构和综合电化学性能。表征阳离子的混排程度的峰强比I(003)/I(104)=1.2491.2,表示六角晶格的有序性的R因子R=0.5。在2.8～4.2 V(vs.Li/Li+)电压范围,0.1 C倍率的首次放电比容量为147.56 mAh/g,首次充放电效率为94%,0.2 C倍率循环20次后继续以0.5 C倍率循环20次的可逆比容量为141.7 mAh/g,为首次放电比容量的96.0%。SEM结果表明,颗粒平均粒径约1.2 mm,形状近似于球形。     

Co2+掺杂对磷酸钒锂电化学性能的影响

用XRD、透射电镜(TME)和电化学性能测试,研究了Co2+掺杂对正极材料磷酸钒锂[Li3V2(PO4)3]的影响。掺杂适量的Co2+不会改变Li3V2(PO4)3的单斜晶系结构,可稳定材料结构,改善高倍率充放电性能。在室温下、3.0～4.3 V充放电,Li3(Co0.03V0.97)2(PO4)3以0.1C放电的首次放电比容量为116.8 mAh/g,电流从0.1C增加到1.0C循环80次后,容量衰减率为16.5%;Li3V2(PO4)3的首次放电比容量为128.8mAh/g,80次循环后,容量衰减率为34.8%。循环伏安和交流阻抗测试表明:Li3(Co0.03V0.97)2(PO4)3的可逆性优于Li3V2(PO4)3。     

正极材料Li_(1-4x)Ti_xFePO_4的合成和电化学性能

采用碳热还原法制备了锂离子电池正极材料Li1-4xTixFePO4(x=0、0.005、0.010、0.015、0.020和0.025).采用XRD、SEM、交流阻抗、恒流充放电及循环伏安等方法,研究了材料的结构和电化学性能.Li0.94Ti0.015FePO4的性能较好,0.2 C首次放电比容量为124.02 mAk/g,循环30次后的容量保持率为96.44%.     

Fe对Sn_xCo_y/C负极材料电性能的影响

采用固相烧结和球磨相结合的方法制备了锂离子电池负极复合材料SnxCoy/C和SnxCoyFe0.2/C(x:y分别取2:1、1:1、2:3),考察了Fe对SnxCoy/C复合材料结构和电化学性能的影响。XRD分析表明,对于未添加Fe的烧结样品,x:y=2:1体系由CoSn2、CoSn相和少量Sn单质组成;x:y=1:1体系由CoSn相组成;x:y=2:3体系由Co3Sn2相组成。添加Fe以后,在x:y=2:1和2:3体系的物相都未发生改变,而x:y=1:1体系有新相Co3Sn2生成。并且XRD计算还表明,Fe的添加有助于晶粒细化。另外,对所有烧结样品进行球磨会使晶粒进一步细化。电性能分析表明,对于未添加Fe的球磨样品,首次放电容量和首次充放电效率都随着Sn含量的增加而增加,而循环性能则随着Sn含量的增加而减小。添加Fe的球磨样品,与未添加Fe的样品相比,首次放电比容量、充放电效率和循环性能都增大,并且添加铁的球磨样品的首次放电容量和充放电效率随着Sn含量的增加而增加,Sn2CoFe0.2/C的首次放电比容量和充放电效率最大,分别为565mAh/g和86.7%;而循环性能随着Sn含量的增加而减小。其中Sn2Co3Fe0.2/C的循环性能最好,经过25次充放电后放电容量保持了首次放电容量的90.9%。     

Li1-3xErxFePO4材料的合成及性能

采用固相反应法合成了锂离子电池正极材料Li1-3xErxFePO4（x=0、0．01、0．02、0．03）。采用X射线衍射、恒电流充放试验对试样的微观结构和电化学性能进行测试。试验结果表明：掺杂Er3＋对LiFePO4的晶体结构没有影响。Li1-3xErxFePO4,Li0．94Er0.02FePO4试样具有优良的循环性能和倍率性能;Li0.92Er0.03FePO4试样的循环性能和倍率性能很差。Li0.94Er0.02FePO4的电化学性能最佳,在C／10和1C倍率下放电容量均最大,分别为144．5mAh／g和131．6mAh／g。     

辐射时间对微波法合成Li3V2(PO4)3/C的影响

用一步低温微波碳热还原法合成了Li3 V2 (PO4)3/C正极材料;通过XRD、SEM、恒流充放电、循环伏安与交流阻抗等方法研究了辐射时间对材料性能的影响.辐射功率为480 W、辐射时间为18 min、以葡萄糖为碳源所合成的材料,结构与标准谱图基本吻合,颗粒分布较均匀,电化学性能较好.0.2C放电至3.0V的首次放电...     

三甘醇作碳源合成Li_3V_2(PO_4)_3正极材料

以LiOH·H_2O、NH_4VO_3、H_3PO_4为原料,三甘醇为还原剂,在水相中制备Li_3V_2(PO_4)_3前驱体,在惰性气氛中850℃焙烧8 h得到锂电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3。XRD、SEM和恒电流充放电测试表明,所得的样品为纯相单斜Li_3V_2(PO_4)_3,结晶为10~20 mm的团粒结构;在3.0~4.3 V(vs.Li/Li~+)电压范围内以0.1 C、1 C充放电,首次放电比容量分别为120.0和114.9 mAh/g,1 C充放电35次循环后放电比容量为112.1 mAh/g,容量保持率为98%,具有良好的倍率性能和循环性能。     

阳离子掺杂对LiMn_2O_4结构和电性能的影响

采用固相法合成了尖晶石LiMn_(2-x)M_xO_4(M=Co、Cr、Al、Ti,x=0、0.05、0.1、0.15)正极材料,研究了不同金属阳离子掺杂和掺杂量对LiMn_(2-x)M_xO_4结构及电性能的影响。通过X射线衍射图谱分析,离子半径较小的Co、Cr、Al掺杂使材料晶胞收缩,尖晶石结构更加稳定。材料初始容量随着掺杂量提高而降低,但循环性能显著提高。其中Co掺杂在x=0.1时,LiMn_(2-x)M_xO_4样品1 C首次放电比容量为117.6 mAh/g,前20次容量保持率达92.9%,综合性能最优。     

LiMn0.6Fe0.4PO4掺碳改性的研究

采用高温固相法,制备了锂离子电池用的纯LiMno0.6Fe0.4PO4和LiMn0.6Fe0.4PO4/C复合正极材料.利用酸溶解法、XRD、扫描电镜及充放电测试等,对样品的碳含量、晶体结构、形貌以及电性能等进行了研究.所得LiMn0.6Fe0.4PO4和LiMn0.6Fe0.4P04/C均为纯橄榄石型晶体结构,其中以蔗糖为碳添加剂的LiMn0.6Fe0.4PO4/C复合材料具有良好的循环性能和高倍率性能:以0.1C充放电,首次放电比容量为122.3 mAh/g,循环15次之后,容量保持率为99.3%;以0.5 C和1.5 C充放电,首次放电比容量分别为121.4 mAh/g和110.2 mAh/g.