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。     

磷酸铁锂和磷酸钒锂复合正极材料研究进展

自锂离子电池被发现以来,对锂离子电池的正极材料的研究也趋于白热化.继LiCoO2之后兴起了一系列可以作为锂离子电池正极的材料.由于稳定性好,安全性能高,绿色环保而且资源比较丰富,LiFePO4和Li3V2(PO4)3成为锂离子正极材料的候选材料之一,也是现在的研究重点.此文章主要对LiFePO4和Li3V2(PO4)3的结构特点,二者复合材料的复合机制以及电化学性能进行论述,并对LiFePO4和Li3V2(PO4)3复合锂离子电池正极材料的应用及发展方向进行说明.     

聚阴离子型锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）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Li3 V2（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.     

锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3研究进展

锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3具有环保、安全性能好、成本低廉、结构稳定、电化学性能较好等特点,吸引了研究者的广泛关注.本文对Li3V2（PO4）5的结构、制备方法和电化学性能的研究现状进行了综述,并对其进行了展望.Li3V2（PO4）5很有希望产业化,进而取代目前市场上的主流材料LiCoO2。     

锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3研究进展

锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3具有环保、安全性能好、成本低廉、结构稳定、电化学性能较好等特点,吸引了研究者的广泛关注。本文对Li3V2（PO4）5的结构、制备方法和电化学性能的研究现状进行了综述,并对其进行了展望Li3V2（PO4）5很有希望产业化,进而取代目前市场上的主流材料LiCoO2。     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究进展

磷酸铁锂（LiFePO₄）具有高温稳定性较好、循环性能良好、环保等特点,已成为锂离子动力电池正极材料之一。但由于磷酸铁锂电导率低及锂离子扩散速率慢等缺点,制约其在动力电池行业的发展。因此主要从包覆碳材料对磷酸铁锂进行表面改性、对磷酸铁锂进行掺杂、制备亚微米或纳米级的磷酸铁锂或制备特殊形貌的磷酸铁锂3方面进行综述,分析改善磷酸铁锂性能最优的方法,对其未来的发展趋势进行了预测。     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展

磷酸铁锂(LiFePO4)作为新一代锂离子电池正极材料,以其高安全性、稳定的循环性能、环境友好和价格低廉等优点引起了人们极大的关注,虽然它的研究时间比较短,但是很快实现了商品化。LiFePO4具有170 mA.h/g的理论比容量和3.5 V左右的平稳放电平台,由于存在电导率低的问题,它的大规模应用受到限制。从材料的制备和改性等方面综述了近年来LiFePO4材料的研究进展,比较了不同的合成方法及掺杂对材料性能的影响,认为掺杂少量高价金属离子是提高LiFePO4电导率的一种有效方法。继续进行深入的理论研究和进行工艺改进将是今后重点的研究方向。     

锂离子电池钒系正极材料的研究进展

锂离子电池具有很多的优良特性,发展很快并得到了广泛地应用。其中锂离子电池正极材料的研究主要集中在第四周期过渡金属的嵌锂氧化物LiCoO_2、LiMO_2、LiCoxNi_1-xO_2、LiCo_(1/3)Ni_(1/3)Mn_(1/3)O_2、LiMnO_2、LiMn_2O_4、LiMn_2O_4、LiFePO_4上,近年来,钒系正极材料的研究引起了人们的广泛关注。本文对钒系化合物LiV_3O_8、V_2O_5、V_6O_(13)、LiV_2O_4和LiNiVO_4等正极材料的制备方法、结构及电化学性能的研究现状进行了综述。     

锂离子电池磷酸铁锂正极材料的研究进展

橄榄石结构的磷酸铁锂的安全性非常高,而且其循环性能优异,在高温下也可以使用,是最有发展前景的电池正极材料。磷酸铁锂的循环寿命较长,而且其放电性能是其他的离子电池不能比的,在高温下稳定性比较好,使磷酸铁锂成为电池正极常用的材料。但是,磷酸铁锂的电导率并不是特别的理想,而且锂离子的扩散系数不足,在低温下不能发挥较好的效果,所以产生一定的局限性。通过分析磷酸铁锂的结构、性能等,在一定程度上可以完善磷酸铁锂的性能。     

锂离子电池钒系正极材料的研究进展

锂离子电池具有很多的优良特性,发展很快并得到了广泛的应用。其中锂离子电池正极材料的研究主要集中在第四周期过渡金属的嵌锂氧化物LiCoO2、Li Ni O2、LiCoxNi1-xO2、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2、Li MnO2、Li Mn2O4、Li Mn2O4、LiFePO4上,近年来,钒系正极材料的研究引起了人们的广泛关注。本文对钒系化合物Li V3O8、V2O5、V6O13、Li V2O4和Li Ni VO4等正极材料的制备方法、结构及电化学性能的研究现状进行了综述。     

以溶液法制备的钠掺杂锂离子电池正极材料Li3-xNaxV2(PO4)3/C

以溶液法为制备方法、以葡萄糖为碳源合成了一种钠离子掺杂的锂离子电池正极材料Li_3-xNa_xV₂（PO₄）₃/C（x=0、0.01、0.03、0.05、0.07）。XRD结果显示组成相为单斜晶型,与标准Li₃V₂（PO₄）₃衍射峰完全一致。微量钠掺杂并未改变产物的相组成与晶体结构,但使得晶胞参数有所变化,这种变化有利于提高锂离子的扩散系数。SEM与TEM谱图显示材料颗粒基本为近似椭圆形,粒径分布均匀,碳包覆层完整。充放电测试显示Li_2.97Na_0.03V₂（PO₄）₃/C试样的倍率性能最好,在12C倍率下放电比容量约为100mAh/g,循环伏安测试也证明该试样的锂离子扩散系数较高,比纯相Li₃V₂（PO₄）₃提高了约2个数量级。     

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。     

锂离子电池正极材料磷酸钒锂制备方法研究进展

单斜结构的磷酸钒锂[Li₃V₂（PO₄）₃]材料与其他锂离子电池正极材料相比具有较高的工作电压（3.0~4.8 V）、良好的离子迁移率和优良的热稳定性,是一种具有竞争优势和发展前景的大功率锂离子电池正极材料,成为了近年来研究的热点。综述了锂离子电池正极材料磷酸钒锂的结构特点及其充放电机理。磷酸钒锂的常用合成方法有碳热还原法、水热法、溶胶-凝胶法及流变相法等,着重阐述了磷酸钒锂的不同合成方法对所制备样品的形貌和电化学性能的影响。分析总结了不同合成方法的改进方法,以改善磷酸钒锂正极材料电子导电性和锂离子扩散系数较低的问题。最后,针对磷酸钒锂正极材料在锂离子电池的应用中所存在的问题展望了该材料未来可能的发展方向和研究热点。指出需要优化材料的制备方法以改善材料的颗粒形貌、提高电子导电率和扩散系数等,进而改善材料的循环性能、倍率性能和充放电性能等;需要改进制备流程、提高实验的安全性、简化反应流程和减少制备成本等,以实现磷酸钒锂正极材料的工业化应用。     

Scalable synthesis of Na3V2(PO4)3/C with high safety and ultrahigh-rate performance for sodium-ion batteries

NASICON-type Na₃V₂(PO₄)₃ is a promising electrode material for developing advanced sodium-ion batteries. Preparing Na₃V₂(PO₄)₃ with good performance by a cost-effective and large-scale method is significant for industrial applications. In this work, a porous Na₃V₂(PO₄)₃/C cathode material with excellent electrochemical performance is successfully prepared by an agar-gel combined with freeze-drying method. The Na₃V₂(PO₄)₃/C cathode displayed specific capacities of 113.4 mAh·g^-1, 107.0 mAh·g^-1 and 87.1 mAh·g^-1 at 0.1 C, 1 C and 10 C, respectively. For the first time, the 500-mAh soft-packed symmetrical sodium-ion batteries based on Na₃V₂(PO₄)₃/C electrodes are successfully fabricated. The 500-mAh symmetrical batteries exhibit outstanding low temperature performance with a capacity retention of 83% at 0 ℃ owing to the rapid sodium ion migration ability and structural stability of Na₃V₂(PO₄)₃/C. Moreover, the thermal runaway features are revealed by accelerating rate calorimetry (ARC) test for the first time. Thermal stability and safety of the symmetrical batteries are demonstrated to be better than lithium-ion batteries and some reported sodium-ion batteries. Our work makes it clear that the soft-packed symmetrical sodium ion batteries based on Na₃V₂(PO₄)₃/C have a prospect of practical application in high safety requirement fields.     

锂离子电池正极材料Li2FeSiO4的研究进展

综述了合成Li2FeSiO4的方法,着重介绍了固相、溶胶-凝胶、水热、微波等几种主要的合成方法,并针对Li2FeSiO4电导率低的缺点,详细阐述了Li2FeSiO4电化学性能的改善方法,包括材料纳米化、孔状材料的制备、碳包覆和离子掺杂等。探讨了当前存在的问题及未来的研究方向。     

Li3PO4掺杂的Li(Ni0.5Co0.2Mn0.3)O2锂离子电池正极材料的流变相法合成及电化学性能表征

采用氢氧化物共沉淀法制备了锂离子电池正极材料前驱体(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)(OH)₂,并用流变相反应法合成了Li₃PO₄掺杂的Li(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)O₂锂离子电池正极材料。运用X射线粉末衍射和恒电流充放电对产物进行了结构和电化学性能的表征,结果表明Li₃PO₄掺杂的Li(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)O₂具有标准的层状α-NaFeO₂结构,样品为1 μm左右的片状一次颗粒聚集而成的类球形二次颗粒。掺杂1%(质量分数)Li₃PO₄的Li(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)O₂锂离子电池在0.1C的倍率下首次放电比容量达到188.6 mA·h·g^-1(2.2～4.6 V vs Li⁺/Li),30次循环后容量保持率为 92.9%。循环伏安、交流阻抗测试表明Li₃PO₄的掺杂可减少充放电过程中电解液和电极之间的电荷传递电阻和锂离子扩散电阻,减小极化作用,从而提升了Li(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)O₂材料的电化学性能。     

焙烧条件对Na3V2(PO4)3/C的制备及储锌性能影响

采用喷雾干燥法合成了Na₃V₂(PO₄)₃(NVP)前驱体,然后经过高温煅烧得到水系锌离子电池正极复合材料Na₃V₂(PO₄)₃/C(NVP/C),考察了煅烧温度和煅烧时间对NVP/C性能的影响。通过XRD、SEM和BET对样品结构和形貌进行了表征,通过循环伏安和充放电测试了样品的电化学性能。结果表明,不同煅烧温度和煅烧时间制备样品均为纯相的NVP/C,且并没有改变NVP/C的晶体结构;煅烧温度过高或煅烧时间过长会导致晶粒尺寸增大,性能迅速衰减。NVP/C制备最佳条件为煅烧温度700℃、煅烧时间8 h,在该条件下所制备的NVP/C(记为NVP/C-700-8)形貌更为规整,结晶性良好,具有较小的阻抗以及更好的离子扩散能力,进而表现出最佳的电化学性能。在0.1 A/g电流密度下表现出最佳的放电比容量(122.4 mA·h/g)。在1.0 A/g电流密度下经过200圈循环后放电比容量仍高达103.9 mA·h/g。     

NaTi2(PO4)3纳米晶的室温固相合成及表征

以Ti(SO4)2和Na3PO4·12H2O为原料,在表面活性剂聚乙二醇(PEG)-400的存在下,进行固相反应,然后将混合物在60 ℃下保温4 h, 接着用水洗去混合物中的可溶性无机盐并于100 ℃下干燥,即得纳米晶NaTi2(PO4)3 的前驱体,将前驱体煅烧可得NaTi2(PO4)3纳米晶.前驱体和它的煅烧产物通过TG/DTA,IR,XRD和UV-vis表征.结果表明,500 ℃下煅烧2 h得到的产物为无定形结构,700 ℃下煅烧2 h得到具有高结晶度的斜方NaTi2-(PO4)3[空间群R-3c(167)],其平均一次粒径为47 nm.前驱体及煅烧产物均具有强的紫外吸收能力.