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。     

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。     

聚乙二醇为碳源合成0.7LiFePO_4·0.3Li_3V_2(PO_4)_3/C复合正极材料及性能研究

以Li OH·H2O、Fe C2O4·2H2O、NH4VO3和NH4H2PO4为原料,分别以不同聚合度的聚乙二醇(PEG-200、PEG-600、PEG-1000、PEG-2000、PEG-6000)为碳源,通过高温固相法合成0.7Li Fe PO4·0.3Li3V2(PO4)3/C复合正极材料(LFVP/C)。用X射线衍射、拉曼光谱和扫描电镜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2.0~4.3 V时,PEG-200为碳源的LFVP/C的复合正极材料具有较高的比容量、优良的循环性能和倍率特性。10C条件下其放电容量可以保持120 m Ah/g。     

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。     

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。     

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%。     

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。     

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%。     

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%。     

溶胶-凝胶法制备Mn掺杂Na_3V_2(PO_4)_2F_3正极材料及其电化学性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了Mn掺杂的钠离子电池正极材料Na_3V_2(PO_4)_2F_3。用XRD、SEM、恒流充放电和交流阻抗等对样品进行了表征。结果表明,适量Mn掺杂不会破坏Na_3V_2(PO_4)_2F_3的晶体结构;随着Mn掺杂量的增加,衍射峰强度增强,晶粒尺寸增大,材料的颗粒及孔径先减小后增大。电化学测试表明Na_3(V_(1-2y/3)-Mn_y)_2(PO_4)_2F_3(y=0.05)拥有最优的电化学性能,该样品在0.1和1C倍率下的首次放电比容量分别为116.7和61.9mAh/g,循环50次后的放电比容量仍高达112.1和60.8mAh/g。     

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。     

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。     

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。     

锂离子电池复合正极材料xLiFePO4·yLi3V2(PO4)3的制备与性能研究

以FePO4·xH2O、V2O5、NH4H2PO4和Li2CO3为原料,以乙二酸为还原剂,在常温常压下经机械活化并还原嵌锂,形成无定形的5LiFePO4·Li3V2(PO4)3前驱体混合物,然后低温热处理合成出晶态的复合正极材料5LiFePO4·Li3V2(PO4)3.分别研究了复合材料的物相结构、形貌、电化学性能.SEM图像表明合成的材料粒径小、分布均匀,一次粒径为100～200nm.充放电测试结果表明,650℃烧结12h制得的复合正极材料5LiFePO4·Li3V2(PO4)3电化学性能优良,1C放电比容量高达158mAh/g,达到该复合材料的理论比容量(156.8mAh/g).复合材料具有良好的倍率性能和循环性能,在10C放电比容量高达114mAh/g,100次循环后容量几乎无衰减.循环伏安测试表明,复合材料的脱嵌锂性能优良,且明显优于单一的LiFePO4和Li3V2(PO4)3.     

纳米LiFePO4/C复合正极材料的制备及其性能研究

采用碳热还原方法、以不同掺碳(葡萄糖为碳源)方式合成LiFePO4/C复合正极材料,利用X射线衍射仪、高倍率透射电镜以及电池测试仪等手段对样品进行了分析研究,并探讨了不同掺碳方式对复合LiFePO4/C正极材料性能的影响.结果表明,采用湿法加入葡萄糖制备的LiFePO4/C正极材料中LiFePO4的粒径范围在40～80nm左右,为纳米材料尺度,0.05C倍率下首次放电比容量达到160mAh/g,1C倍率下循环50次后,容量衰减仅为1.2%.     

锂离子电池正极材料Li_2Fe_(0.5)Mn_(0.5)SiO_4/C的制备及电化学性能

采用液相法合成了锂离子电池Li2Fe0.5Mn0.5SiO4/C正极材料,考察了热处理温度对Li2Fe0.5Mn0.5-SiO4/C电化学性能的影响,运用XRD、SEM、充放电测试方法和循环伏安法表征了Li2Fe0.5Mn0.5SiO4/C的结构和电化学性能。结果表明,合成的Li2Fe0.5Mn0.5SiO4/C晶胞为斜方晶胞结构,属于Pmn21空间群。其中700℃焙烧7h制备的Li2Fe0.5Mn0.5SiO4/C材料具有较好的电化学性能,首次可逆容量为206.2mAh/g,库仑效率为94.9%,循环20次后的可逆容量为145.7mAh/g,Li2Fe0.5Mn0.5SiO4/C中Fe2+/Fe3+和Mn2+/Mn4+电对的氧化峰电位比较接近,均为4.5V(vs Li/Li+),3个还原峰峰电位分别为3.5V、2.9V和2.1V。     

尿素改性对钠离子电池负极材料NaTi_2(PO_4)_3电化学性能的影响

为提高水溶液钠离子电池负极材料NaTi_2(PO_4)_3(NTP)的导电性和倍率性能,以尿素(CO(NH_2)_2)为碳源采用溶剂热法合成了CO(NH_2)_2/NaTi_2(PO_4)_3(C/NTP)复合负极材料。采用XRD、SEM、TEM、Raman和恒流充放电等手段分析了材料的结构、C/NTP形貌和电化学性能。研究了不同阶段升温速率对C含量、包覆层石墨化程度及对电化学性能的影响。实验结果表明,低于400℃升温速率越小,C/NTP残碳量越高;400~650℃之间升温速率越小,包覆层石墨化程度越高,并提高了其电化学性能;在5C倍率下2℃/min热处理的样品首圈放电比容量为114.9mAh·g~(-1),循环30次后容量保持在91.9mAh·g~(-1);10C下放电比容量为87mAh·g~(-1),20C下放电比容量仍保持在71mAh·g~(-1),展现出高倍率下优异的循环性能。     

锂硫电池正极材料Ni_3S_2/C/S的制备及电化学性能

以配合物为模板和镍源,蔗糖为碳源,通过一步高温法获得片状硫化镍/炭(Ni_3S_2/C)材料。采用XRD,SEM,FT-IR,XPS对制备的材料进行表征。以此材料作为锂硫电池正极活性物质的载体并进行充放电等测试,结果表明,在0.2C的倍率下,硫电极首次放电容量为1392.7mAh/g,循环100次后的放电容量仍然保持有1009mAh/g,表现出较高的放电比容量和良好的循环稳定性。进一步研究表明Ni_3S_2在改善硫电极性能和抑制穿梭效应发挥重要作用。     

复合正极材料LiFePO4/Al/C的制备及性能研究

采用二步固相法制备了LiFePO4/Al/C复合正极材料.利用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜表征样品的晶体结构、形貌、粒径和包覆状态,并研究了铝粉加入量对复合材料电化学性能的影响.结果表明,金属Al与LiFePO4发生了界面反应,生成多种副产物,并在LiFePO4的表面形成钝化膜.在LiFePO4颗粒的表面包覆有不规则形状的金属铝和1～2 nm的碳层.当铝粉加入量为3wt%时,LiFePO4/Al/C复合材料的电化学性能最佳,室温10C倍率下放电克容量为117.8 mAh/g;样品在20℃下,0.1C放电克容量为105.6 mAh/g,相对于常温的放电容量比率为73.8%.     

Cu_3V_2O_7(OH)_2·2H_2O纳米线的制备及其电化学性能

以CuSO4.5H2O和NH4VO3为原料,采用水热法制备了Cu3V2O7(OH)2.2H2O纳米线。利用XRD、FE-SEM、TEM和HRTEM对样品的结构和表面形貌进行了表征,并对其作为锂电池正极材料的电化学行为进行了研究。电化学性能测试表明,Cu3V2O7(OH)2.2H2O纳米线电极具有较高的开路电压和较大的放电容量。