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%。     

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。     

钠离子电池正极材料Na3V2（PO4）3研究进展

作为新一代可充电钠离子电池（SIBs）正极材料,Na₃V₂（PO₄）₃（NVP）具有理论容量大、化学稳定性好、使用寿命长、天然丰度高、价格低廉等优点,因此,受到了广泛的关注。综述了近年来NVP正极材料的储钠机理、制备方法和改性研究的最新进展。基于固有的晶体结构和离子迁移机制,总结了NVP正极材料的储钠机理。评价了不同制备方法对NVP正极材料的形貌、粒度分布、结晶度等的影响规律。此外,针对NVP正极材料严重的体积效应、电子导电率低、界面兼容性差等问题,总结了主流的改性方法。最后,展望了NVP正极材料在未来大规模储能领域的应用前景,阐述了其在电子导电率低以及体积效应等方面的挑战,并指明了在可控制备NVP以及开发高压电解液等方面的潜在研究方向。     

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。     

电池正极材料Li3V2-2x/3Mnx（PO4）3/C的制备及性能研究

以V2O5、NH4H2PO4、Li2CO3、(CH3COO)2Mn.4H2O原料,以葡萄糖和抗坏血酸为复合还原剂及碳源,通过常温还原-低温烧结法制备锂离子电池正极材料Li3V(2-2x/3)Mnx(PO4)3/C(x=0,0.03,0.06,0.09,0.12)。通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),恒电流充放电测试对该正极材料的物相、结构、微观形貌以及电化学性能进行了表征。结果表明,Mn2+的掺杂对磷酸钒锂电化学性能的发挥影响很大,其中当锰掺杂量x=0.09时材料表现出最佳的电化学性能,0.2 C倍率条件下首次放电比容量131 mAh/g,循环50次后容量衰减仅为4.02%。     

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。     

基于溶胶凝胶法制备Li1.2V3O8及其电化学性能研究

锂正极材料普遍存在循环性差,容量衰减快等缺点,但是钒元素的加入有利于改善材料的性能。本文通过溶胶凝胶法制备了Li_(1.2)V_3O_8材料,采用TG、XRD、SEM等物理方法对材料进行结构和形貌分析,并对其进行了电化学方法的表征。探究了温度对材料性能的影响,在0.1C、0.2 C、0.5 C、1 C、3 C的电流密度下各循环5周放电比容量分别为293 mAh/g、223 mAh/g、186 mAh/g、146 mAh/g、76 mAh/g,显示出优良的倍率性能。     

硫掺杂纳米Li2FeSiO4/C制备与电化学性能

采用固相反应法制备了 Li2FeSiO4-xSx/C (x=0,0.01,0.02,0.03)纳米正极材料。通过 X 射线 衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散光谱仪（EDS）、X 射线光电子能谱（XPS）、拉 曼光谱（Raman）、红外吸收光谱（FTIR）及恒流充放电测试研究了材料的微观形貌、晶体结构和 电化学性能。结果表明，Li2FeSiO3.98S0.02/C 形貌呈纳米球状，平均粒径为45.38nm，纳米尺寸的粒径有利于缩短Li+的扩散途径；碳包覆抑制纳米晶粒的生长，可以增强材料的导电性；硫掺杂能扩大材料的隧道间距，加快了Li+的迁移速率。Li2FeSiO3.98S0.02/C 表现出较高的充放电比容量、优异的倍率性能以及循环稳定性，在 0.1C 下首次放电比容量高达 180.1mAhg -1，在 10C 下放电比容量为 85mAhg-1,1C 下循环 100 次后的容量保持率为 91.3%。     

不同碳源合成Li2MnSiO4／C正极材料的电化学性能

采用溶胶一凝胶法合成Li2MnSiO4并以葡萄糖、己二酸和蔗糖为碳源合成Li2MnSiO4／C材料,对其进行XRD物相分析和SEM形貌分析。对合成出的Li2MnSiO4及Li2MnSiO4／C电极进行了充放电和电化学阻抗谱（EIS）测试。充放电结果表明碳包覆可以提高Li2MnSiO4放电容量,EIS结果说明,Li2MnSiO4／C能够减少电荷传递电阻,增加锂离子在颗粒内部的扩散速率,从而提高材料的电化学性能。     

Li1＋xV3O8的合成与电化学性能研究

综述了锂离子电池正极材料Li1＋xV3O8的研究和发展。比较详细地介绍了对钒酸锂系化合物Li1＋xV3O8。电极材料的结构特点、放电机理、合成方法、放电容量和循环性能等。总结了最近几年旨在提高其容量的几种新的合成方法。     

低热膨胀KZr2（PO4）3陶瓷

1、绪言 KZr_2(PO_4)_3[KZP]晶体的热膨胀,a轴为负值,c轴为正值,二者平均几乎为零。因此,由这种晶体组成的陶瓷,具有非常优越的热稳定性。本文主要研究KZP晶体各轴的详细热膨胀及其热稳定性,用于致密化的烧结助剂,同时也对其与锆氧的复合作一探讨。     

锂离子电池正极材料Li2Mn0.95Mg0.05SiO4的合成和电化学性能

以Li2SiO3、Mn(CH3COO)2·4H2O和Mg(CH3COO)2·4H2O为原料,采用高温固相反应法成功合成出Li2Mn0.95Mg0.05SiO4锂离子电池正极材料.采用XRD、扫描电镜等技术分析了合成粉末的相组成、结构和微观形貌,利用电池测试仪测试了正极材料的电化学性能.研究结果表明,固相合成的粉末主相为Li2Mn0.95Mg0.05SiO4,同时存在少量的杂质,产物表面形貌、粒度均与未掺杂样品类似,二者均为非球形颗粒,颗粒尺寸约为100～500 nm.电化学测试结果表明,Mg掺杂后,正极材料的可逆容量和循环寿命都得到提高.正极材料电化学性能提高的机理在于Mg掺杂稳定了Li2MnSiO4正极材料的结构.     

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。     

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。     

固相合成Cr掺杂LiFePO4／C及其电化学性能

采用固相合成法制备了Li1-xCrxFePO4／C（x=0,0．01,0．02,0．03,0．04）,实验结果表明：采用固相合成法制备的Cr掺杂LiFePO4／C具有完善的LiFePO4橄榄石型晶体结构。发现在Cr的掺入量为0．02摩尔分数时,表现出较好的循环性能和充放电性能,在0．1C倍率充放电时,放电比容量为159．8mAh／g。     

锂离子电池正极材料Li3V2[(PO4)1-xFx]3/C的合成及性能表征

以LiH2PO4、LiF和V2O5为原料,蔗糖为还原剂,用碳热还原法合成了Li3V2[(PO4)1-xFx]3/C(x=0、0.02、0.05、0.08、0.10和0.15),并用X射线衍射、Fourier变换红外光谱、循环伏安、交流阻抗谱和恒流充放电技术研究了F-掺杂对材料结构和电化学性能的影响.结果表明:F-掺杂Li3V2(PO4)3/C与纯Li3V2(PO4)3/C均为单斜结构,但少量的F-掺杂可提高电极反应可逆程度和电导率,降低电荷传递阻抗;在所得的F-掺杂材料中,Li3V2[(PO4)0.95F0.05]3/C具有较好的电化学性能.在3.0～4.2V (vs.Li/Li+)循环时,电极的0.5C放电容量为124.4 mA·h/g,50次循环后容量保持率为98.5％,15C下的放电容量为84.7mA·h/g,50次循环后容量保持率为97.4％,而Li3V2(PO4)3/C的仅为59.2 mA·h/g和89.0％.     

Li2MnSiO4/C复合材料的制备与性能表征

本文分别以柠檬酸(C6H8O7·H2O)和蔗糖(C12 H22 O11)为碳源,采用溶胶凝胶法合成了Li2 MnSiO4/C材料.X射线衍射(XRD)结果显示合成出的Li2 MnSiO4/C材料均属于正交晶系Pmn21空间群.扫描电子显微镜(SEM)结果表明合成出的Li2 MnSiO4/C1(以C6H8O7·H2O为碳源)材料粒径均在500 nm左右,Li2MnSiO4/C2(以C12 H22O11为碳源)材料粒径在1μn左右.充放电测试结果显示,Li2MnSiO4/C2较Li2 MnSiO4/C1有较高的首次不可逆容量;两种电极材料经几周循环后均具有稳定的循环性能,所制得的Li2 MnSiO4/C1较Li2 MnSiO4/C2具有高的循环容量.     

碳含量对LiFePO4/C复合正极材料性能的影响

Olivine-type LiFePO4/C composite cathode materials were synthesized by a solid-state reaction method in an inert atmosphere. The glucose was added as conductive precursors before the formation of the crystalline phase. The effects of glucose content on the properties of as-synthesized cathode materials were investigated. The crystal structure and the electrochemical performance were characterized by X-ray diffraction （XRD）, scanning electron microscopy （SEM）, laser particle-size distribution measurement and electrochemical performance testing. The material has a single crystal olivine structure with grain-sizes ca. 100-200 nm. SEM micrographs and the corresponding energy dispersive spectrometer （EDS） data confirm that the carbon particulates produced by glucose pyrogenation are uniformly dispersed among the LiFePO4 grains, ensuring a good electronic contact. Impedance spectroscopy was used to investigate the ohmic and kinetic contributions to the cell performance. It is found that increasing the carbon content leads to a reduction of the cell impedance due to the reduction of the charge transfer resistance. The galvanostatically charge and discharge tests show that the material obtained by adding 10% C （by mass） gives a maximum discharge capacity of 140.8mA·h·g^-1 at the same rate （C/10）. The material also displays a more stable cycle-life than the others.