微波碳热还原法合成锂离子电池正极材料Li_2FeSiO_4/C

以Li2CO3、FeOOH、纳米Si O2为原料,聚乙烯醇和超导碳为碳源,采用微波碳热合成法合成了Li2FeSi O4/C材料。通过XRD、SEM和恒流充放电测试,对样品结构、形貌和电化学性能进行了表征和分析。结果表明,微波合成法可以快速制备具有正交结构的Li2FeSi O4材料;在处理温度650℃、时间12min的条件下获得了高纯度、晶粒细小均匀的产物,并具有良好的电化学性能。以C/20倍率进行充放电测试,首次放电容量为127.5mAh/g,20次循环后容量仍有124mAh/g。     

碳热还原法制备LiVPO4F及其电化学性能

以LiF、V2O5和NH4H2PO4为原料,C为还原剂,采用碳热还原法两步合成了锂离子电池正极材料LiVPO4F.考察了不同合成温度、时间对产物晶形结构、形貌和电化学性能的影响.结果表明,当合成温度、时间分别为750℃、30min时,所合成的LiVPO4F样品属于三斜晶系,且颗粒分布比较均匀.该材料以0.2C充放电,首次放电容量为119mAh/g,放电平台在4.2V左右(vs.Li/Li ),循环30次后其比容量达89mAh/g.     

喷雾干燥法制备富锂正极材料及其电化学性能

用喷雾干燥法制备Li_1.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13O₂富锂正极材料并表征其结构、形貌以及电化学性能,研究了烧结温度对材料电化学性能的影响。结果表明：这种正极材料具有良好的层状结构,一次颗粒粒径为100 nm左右且分布均匀,样品的首次放电比容量为220.2 mAh/g,库伦效率为72.5%,18个循环后容量保持率为96.8%。电化学阻抗和循环伏安特性的测试结果表明,这种正极材料具有良好的电化学性能。     

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%.     

新型碳热还原法制备LiFePO4/C复合材料及其性能研究

以葡萄糖为碳源,采用一种新的碳热还原法制备LiFePO4／C正极材料．采用TG-DTA、XRD、TEM等手段对前驱体及产物进行了表征,研究了碳热还原的反应历程,测试了样品的电化学性能．结果表明,该碳热还原法可以降低煅烧温度．600℃烧结24h的样品在0．05C下首次放电容量达156mAh·g-1,在0．1、0．2、0．5、1C下首次放电容量分别为146、135、130、121mAh·g-1．该样品在1C下经过30次循环,容量还保持为119mAh·g-1,衰减仅为1．65％．     

多孔碳添加量对溶胶凝胶-碳热还原法制备磷酸钒锂正极材料的电化学影响

本工作采用一种具有良好导电性能的多孔结构碳材料与磷酸钒锂通过溶胶凝胶-碳热还原法进行复合,研制出一种锂离子电池正极的新型复合材料。新型电极在0.5C倍率下初始比容量为111.0 m A·h·g~(-1),150圈循环容量保持率为99.2%。在10C倍率循环下复合正极仍有79.8m A·h·g~(-1)比容量和71.9%容量保持率,展示出良好的快充/放性能。复合材料的制备工艺简单,其电化学性能优异和较高含量的磷酸钒锂(LVP)含量符合锂离子电池正极材料的产业实用化的要求,该材料的研发为快充电池工业化提供了一种具有实际意义的材料。     

高温固相还原法合成LiFePO4/C正极材料及其电化学性能

以Fe2O3为铁源，用环氧树脂对反应前驱体进行包覆，通过固相还原法制备了LiFePO4／C复合正极材料．采用XRD、SEM、循环伏安以及充放电测试等方法对其晶体结构、表观形貌和电化学性能进行了研究．研究结果表明，煅烧温度对材料的电化学性能有较大影响，在700℃煅烧所得产物为单一的橄榄石型晶体结构，粒径分布较均匀，且具有良好的电化学性能．以0．1C倍率进行充放电，其首次放电容量为150．3mAh／g，充放电循环20周后，容量保持率达99．2％；以1．0、2．0C倍率进行充放电，其首次放电容量分别为131．4和122．1mAh／g．其在过充条件下的电性能也佳，过充后还能继续放电，但在过放电条件下，其电性能迅速劣化．     

用碳热还原法制备LiFePO4/C复合正极材料

以Fe2O3为铁源,以葡萄糖为碳添加剂,利用碳热还原法成功地制备了LiFePO4/C复合材料.研究了不同焙烧温度对样品性能的影响.利用X射线衍射仪、扫描电镜和碳硫(质量分数)分析方法对所得样品的晶体结构、表面形貌、含碳量进行分析研究.研究结果表明,样品中碳含量(质量分数)为10%的LiFePO4/C复合材料为单一的橄榄石型晶体结构, 碳的加入使LiFePO4 颗粒粒径减小.碳分散于晶体颗粒之间,增强了颗粒之间的导电性.电化学性能测试结果表明,LiFePO4/C充放电性能和循环性能都得到显著改善.其中,碳含量为10%在700℃下焙烧8h合成出的样品电化学性能最佳,在0.1、0.5和1C倍率下放电,LiFePO4/C首次放电比容量达159.3、137.0、130.6mAh/g,充放电循环30次,容量只衰减了2.2%、5.3%、7.6%.其表现出良好的循环性能.     

喷雾干燥制备铁系锂离子电池正极材料的研究

采用喷雾干燥制备铁系正极材料,研究了不同煅烧温度对产物物相、粒度以及电化学性能的影响,并利用XRD、SEM和激光粒度分析仪对产物进行了表征.采用二次电池测试仪对正极活性材料进行了测试.结果表明,300℃时煅烧产物由LiFe5O8和LiFeO2组成,随着温度的升高,LiFe5O8减少,到700℃时生成单一的LiFeO2,其在300℃时首次放电比容量为232mAh/g,随着反应温度的升高,首次放电容量逐渐减小.     

新型复合氟化碳正极材料的制备及其电化学性能研究

锂/氟化碳电池具有高达2180 Wh·kg-1的理论能量密度,但因氟化碳正极材料导电性差、 振实密度低,导致该材料在电池应用中存在容量发挥率低的问题.前期研究表明,氟化碳材料颗粒尺寸、 比表面积及氟化度等理化性质对其电子导电性和容量发挥率有显著影响.在研究了分级氟化碳材料微观形貌、 比表面积及粒径的基础上,使用物理研磨...     

锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3存在的问题及改性研究进展

指出了Li3V2(PO4)3存在的主要问题及其改性办法,综述了包覆改性、掺杂改性以及控制样品的形貌和粒径3种改性手段近年来在Li3V2(PO4)3电化学改性上所取得的研究成果,评价了3种方式的优缺点,并展望了Li3V2(PO4)3今后的研究方向。     

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。     

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。     

聚阴离子型锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3的研究进展

具有聚阴离子型结构的Li₃V₂(PO₄)₃正极材料凭借比容量高、结构稳定性好、工作电压高以及成本低的综合性优势受到了广泛的关注, 被众多专家学者视为下一代锂离子动力电池正极材料的理想之选. 本文对Li₃V₂(PO₄)₃材料的结构、电化学性质、制备方法、存在的问题和解决的方案进行了详细的综述. 同时对Li₃V₂(PO₄)₃正极材料的发展趋势进行了展望.     

锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3的制备及性能研究

单斜结构的Li3V2(PO4)3是很有前途的聚阴离子型锂离子电池正极材料.将一定配比的LiOH·H2O、V2O5、H3PO4和蔗糖(C12H22O11)通过球磨均匀混合,在氮气保护下于800℃焙烧16h,通过碳热还原合成了Li3V2(PO4)3.用X射线衍射和扫描电镜分析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3.0～4.3V和3.0～4.8V时,Li3V2(PO4)3正极材料具有较高的比容量、优良的循环性能和倍率特性.在电压范围为1.5～4.8V时,Li3V2(PO4)3正极材料具有很高的比容量,但循环性能较差.     

碳源对液相法制备Li3V2（PO4）3/C的影响

以4种不同种类的有机物(柠檬酸、水杨酸、聚丙烯酸、蔗糖)为碳源,通过液相反应合成Li3V2(PO4)3/C复合材料。研究了不同碳源对复合材料的晶型结构、形貌及电化学性能的影响。结果表明,碳源对Li3V2(PO4)3/C材料的晶型结构没有影响,但对电化学性能影响较明显,其中采用柠檬酸为碳源制得的Li3V2(PO4)3/C复合材料电化学性能最好。进一步研究了柠檬酸的加入量对复合材料的电化学性能的影响,发现当柠檬酸加入量为钒与碳的物质的量比为1∶4时,样品的平均粒径较小,电化学性能最好,0.1C首次放电比容量为123.59mAhg-1,0.5C首次放电比容量也高达117.27mAhg-1,循环10次后,仍保持在117.19mAhg-1,容量几乎没有衰减,10C时比容量仍有105.43mAhg-1。     

Ultrafast Charge-Discharge Capable and Long-Life Na3.9Mn0.95Zr0.05V(PO4)3/C Cathode Material for Advanced Sodium-Ion Batteries

Na₄MnV(PO₄)₃/C (NMVP) has been considered an attractive cathode for sodium-ion batteries with higher working voltage and lower cost than Na₃V₂(PO₄)₃/C. However, the poor intrinsic electronic conductivity and Jahn–Teller distortion caused by Mn³⁺ inhibit its practical application. In this work, the remarkable effects of Zr-substitution on prompting electronic and Na-ion conductivity and also structural stabilization are reported. The optimized Na_3.9Mn_0.95Zr_0.05V(PO₄)₃/C sample shows ultrafast charge-discharge capability with discharge capacities of 108.8, 103.1, 99.1, and 88.0 mAh g⁻¹ at 0.2, 1, 20, and 50 C, respectively, which is the best result for cation substituted NMVP samples reported so far. This sample also shows excellent cycling stability with a capacity retention of 81.2% at 1 C after 500 cycles. XRD analyses confirm the introduction of Zr into the lattice structure which expands the lattice volume and facilitates the Na⁺ diffusion. First-principle calculation indicates that Zr modification reduces the band gap energy and leads to increased electronic conductivity. In situ XRD analyses confirm the same structure evolution mechanism of the Zr-modified sample as pristine NMVP, however the strong Zr O bond obviously stabilizes the structure framework that ensures long-term cycling stability.     

Electrochemical Investigation of Calcium Substituted Monoclinic Li3V2(PO4)3 Negative Electrode Materials for Sodium- and Potassium-Ion Batteries

Herein, the electrochemical properties and reaction mechanism of Li_3‒2xCa_xV₂(PO₄)₃/C (x = 0, 0.5, 1, and 1.5) as negative electrode materials for sodium-ion/potassium-ion batteries (SIBs/PIBs) are investigated. All samples undergo a mixed contribution of diffusion-controlled and pseudocapacitive-type processes in SIBs and PIBs via Trasatti Differentiation Method, while the latter increases with Ca content increase. Among them, Li₃V₂(PO₄)₃/C exhibits the highest reversible capacity in SIBs and PIBs, while Ca_1.5V₂(PO₄)₃/C shows the best rate performance with a capacity retention of 46% at 20 C in SIBs and 47% at 10 C in PIBs. This study demonstrates that the specific capacity of this type of material in SIBs and PIBs does not increase with the Ca-content as previously observed in lithium-ion system, but the stability and performance at a high C-rate can be improved by replacing Li⁺ with Ca²⁺. This indicates that the insertion of different monovalent cations (Na⁺/K⁺) can strongly influence the redox reaction and structure evolution of the host materials, due to the larger ion size of Na⁺ and K⁺ and their different kinetic properties with respect to Li⁺. Furthermore, the working mechanism of both LVP/C and Ca_1.5V₂(PO₄)₃/C in SIBs are elucidated via in operando synchrotron diffraction and in operando X-ray absorption spectroscopy.     

Engineering Crystal Growth and Surface Modification of Na3V2(PO4)2F3 Cathode for High-Energy-Density Sodium-Ion Batteries

Na₃V₂(PO₄)₂F₃ (NVPF) is a suitable cathode for sodium-ion batteries owing to its stable structure. However, the large radius of Na⁺ restricts diffusion kinetics during charging and discharging. Thus, in this study, a phosphomolybdic acid (PMA)-assisted hydrothermal method is proposed. In the hydrothermal process, the NVPF morphologies vary from bulk to cuboid with varying PMA contents. The optimal channel for accelerated Na⁺ transmission is obtained by cuboid NVPF. With nitrogen-doping of carbon, the conductivity of NVPF is further enhanced. Combined with crystal growth engineering and surface modification, the optimal nitrogen-doped carbon-covered NVPF cuboid (c-NVPF@NC) exhibits a high initial discharge capacity of 121 mAh g⁻¹ at 0.2 C. Coupled with a commercial hard carbon (CHC) anode, the c-NVPF@NC||CHC full battery delivers 118 mAh g⁻¹ at 0.2 C, thereby achieving a high energy density of 450 Wh kg⁻¹. Therefore, this work provides a novel strategy for boosting electrochemical performance by crystal growth engineering and surface modification.     

以胶原纤维为模板制备介孔NaZr2(PO4)3

以胶原纤维为模板,首先将Zr(Ⅳ)负载在胶原纤维上,然后吸附磷,最后经高温煅烧除去胶原纤维模板制备了介孔磷酸锆钠(NaZr2(PO4)3,NZP).利用电感耦合等离子发散光谱仪(ICP)、X射线衍射仪(XRD)、场发射透射电镜(FETEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、N2吸附/脱附分析等对NZP进行了表征.结果表明,胶原纤维模板在800℃时即可完全去除,并形成介孔结构;当以磷酸二氢钠(NaH2PO4)为磷源、n(Zr)/n(P)=0.62时,经800℃煅烧得到了介孔率为97%的NZP.