新型锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3的合成及其性能

以LiOH·H2O、V2O5和NH4H2PO4为原料,C为还原剂,采用高温固相法合成了锂离子电池正极材料磷酸钒锂(Li3V2(PO4)3).考察了合成温度等条件对产物组成和晶相的影响.结果表明:随着焙烧温度的升高,杂相的衍射峰相对强度逐渐减弱,当煅烧温度达到800℃时,杂相衍射峰消失,所得样品为纯相的Li3V2(PO4)3样品;按Li、V、P的摩尔比为3:2:3将原料在800℃下焙烧24 h,合成得到正极材料.该材料在0.1 C充放电制度下,首次充电比容量达到135 mA·h/g,首次放电比容量130 mA·h/g,充放电效率达96.3%;经过20次循环后,放电容量仍然高达110 mA·h/g.对经过20次循环后的样品进行了X射线衍射分析,结果发现,经过20次循环后样品仍然具有单斜晶体结构,样品各主要衍射峰强度都急剧减弱,说明样品在充放电过程中晶体结构发生了变化;采用最小二乘法对样品充放电前后的晶胞参数进行了计算,发现样品在经过充放电循环后晶胞参数都有不同程度的增加,晶胞体积增大0.6%左右.     

锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3的研究进展

Li3V2(PO4)3具有较高的能量密度、更好的电化学性能和热力学稳定性而成为潜在的、最有前途的锂离子电池正极材料。本文对Li3V2(PO4)3研究现状进行了全面介绍,综述了其电化学性能、微观结构、制备方法、改性研究以及其他研究,提出了目前研究中存在的问题,并就Li3V2(PO4)3作为锂离子电池正极材料的研究前景进行了展望。     

微波法一步合成锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3的研究(英文)

以NH4H2PO4、Li2CO3和V2O5为原料,采用微波法快速合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3。考察了微波功率、加热时间及产品中的理论碳含量对材料物理及电化学性能的影响。添加的乙炔黑具有还原剂、微波吸收体及导电剂的多重作用。XRD测试表明采用该法可以获得单相的Li3V2(PO4)3。电化学测试表明含2%C的Li3V2(PO4)3具有较好的充放电性能,充放电电流密度为7mA·g-1时,首次放电比容量为115.7mAh·g-1,20次循环后容量保持率为87.5%。与传统方法相比,微波法具有工艺简单,效率高,经济性好的优点。     

固相法合成锂离子电池正极材料Li2FeSiO4

以SiO2、Li2CO3与FeC2O4·2H2O为原料,利用固相法制备出锂离子电池正极材料Li2FeSiO4,并通过X射线衍射,扫描电镜对材料的结构和形貌进行了分析.结果表明,制备出的Li2FeSiO4正极材料,粒度为300～400nm,颗粒分散均匀.在电压1.5～4.8V,室温下用0.1C倍率恒电电流进行充放电测试,Li2FeSiO4正极材料首次充电容量为297mAh/g,放电容量接近170mAh/g,具有良好的电化学性能.     

锂离子电池正极材料LiFe0.9Ni0.1PO4的合成与性能

采用高温固相法合成锂离子电池正极材料LiFe0.9Ni0.1PO4,研究了反应条件对合成产物的影响. 利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对所得样品的晶体结构、表面形貌等进行了表征. 结果表明反应温度和时间对LiFe0.9Ni0.1PO4晶体结构及材料性能均有较大影响,其中650℃下焙烧20h合成出的样品电化学性能最佳;在20mA/g 的电流密度下进行恒流充放电时,首次放电比容量可达145mA·h/g,循环30次后比容量仍为135mA·h/g,容量衰减仅为6.9%.     

锂钒氧系锂离子电池正极材料的研究进展

综述了钒氧系锂离子电池正极材料的研究进展。其中主要对钒氧化物中的V2O5、含锂源的钒氧化物LiV3O8、单变价的钒系氧化物LiNiVO4及双变价的钒系氧化物FeVO4的结构、制备方法、电化学性质等研究现状进行了综合阐述;重点介绍了双变价的钒系氧化物FeVO4的充放电机制及其改性研究的现状。     

正极材料Li3V2（PO4）3的合成及其电化学性能

通过碳热还原法合成了锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3，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800℃，20h时，所合成的样品属于单斜晶系，且粒度大小分布比较均匀，该材料以0．2C充放电，其首次放电容量为120mAh·g^-1，循环30次后其比容量达108mAh·g^-1。     

锂离子电池新型正极材料LiFePO4的研究进展

橄榄石结构的LiFePO_4作为锂离子电池的一种新型正极材料,具有原料来源广泛、价格低廉、对环境友好、能量密度和理论容量高、放电电压稳定、热稳定性和循环性好等优点,是下一代锂离子电池正极材料有力的竞争者.本文介绍LiFePO_4正极材料的结构与性能以及存在的问题:综述制备LiFePO_4的各种方法,即固相合成和液相合成两类,比较各种方法的优缺点;探讨近年来国内外对于改善LiFePO_4电化学性能所进行的研究工作,并对其发展前景进行了展望.     

锂离子电池高镍单晶正极材料的合成与性能

通过高温固相焙烧法合成高镍单晶正极材料LiNi0.88Co0.09Al0.03O2。采用XRD、XPS、TEM等技术研究初始样品和脱锂化高镍单晶材料的物理化学性能;采用长循环测试、循环伏安法和原位阻抗分析表征其电化学性能。研究结果表明:在高温处理过程中,样品的内部和表面发生锂氧损失和相转变现象,材料在固相合成反应过程中会加剧相转变,并在单一颗粒上形成多相共存状态;高温可以促进一次颗粒生长,但对单晶颗粒的稳定层状结构有一定的损害。     

锂离子电池正极材料LiNi_(0.5)Co_(0.5)O_2制备与电化学性能

采用球磨湿混和旋转合成相结合的新工艺制备了锂离子电池正极材料LiNi0.5Co0.5O2,并对材料进行了粒度、化学成分以及电化学性能测试。球磨湿混工艺能将原料混合均匀,并能有效地使粒度细化。旋转合成工艺能使混合料在均匀的温度场中进行反应,并使反应产物粒度均匀和成分均匀。制备的LiNi0.5Co0.5O2为单一的α-NaFeO2层状结构,粉末粒度分布范围窄,平均粒径约为8μm-10μm。电化学性能测试结果表明,在0．2mA/cm^2充放电流密度和3．0V－4．2V电压范围内,首次充电容量为173mAh/g,放电容量为148mAh/g。循环次数达30次时, 放电容量还有129mAh/g,循环稳定性良好。球磨湿混和旋转合成相结合的固相合成新工艺能制备出电化学性能良好的LiNi0.5Co0.5O2正极材料。     

Li3V2(PO4)3/C复合结构正极材料的制备和电化学性能

以柠檬酸为螯合剂和碳源,采用溶胶凝胶法在强弱不同条件下制备锂离子正极材料Li3V2(PO4)3/C.利用XRD、SEM和恒电流充放电等进行测试和表征.结果表明,所有样品为纯相的单斜Li3V2(PO4)3,制备条件的不同不会影响Li3V2(PO4)3正极材料的晶型结构和晶胞参数,但对材料颗粒尺寸有较大影响,加入蔗糖可以抑制颗粒的长大和团聚,从而影响电化学性能;在3.0～4.3 V电压,由于Li3V2(PO4)3结构的稳定性,在低倍率下表现出优异的循环性能;随着颗粒的变大和团聚,材料的倍率性变差,在高倍率下充放电容量衰减快.     

锂离子电池正极材料LiFePO4的合成与性能研究

以Li2CO3,FeSO4·7H2O、(NH4)2HPO4和Na2EDTA为原料,采用水热法合成了锂离子电池正极材料LiFePO4,研究了原料混合液pH值对产物形貌和电化学性能的影响.结果表明,在pH=8下合成的样品属于橄榄石结构,0.1C、3.0～4.3V条件下充放电的首次放电比容量为141mAh·g-1,第20次循环的比容量为138mAh·g-1.     

Li3Ni0.1V1.9（PO4）3的电化学性能研究

采用X射线衍射和电化学方法,研究了正极材料Li3Ni0.1V1.9(PO43)的结构和电化学性能。结果表明:Li3Ni0.1V1.9(PO43)具有单斜晶系结构。在室温下,以0.1C倍率放电时Li3Ni0.1V1.9(PO4)3的初始比容量为115mAh/g,从0.1C增加到0.4C经过60次循环后,比容量保持率为97.3%,而未掺杂镍的Li3V2(PO4)3,初始比容量为129mAh/g,60次循环后,比容量保持率仅为69.7%。循环伏安和交流阻抗测试表明,Li3Ni0.1V1.9(PO4)3有较低的极化电阻和较好的可逆性。     

Li3+xV2(PO4)3的合成及电化学性能研究

通过碳热还原法合成了化学计量比的Li3V2(PO4)3和富锂的锂离子电池正极材料Li3+xV2(PO4)3(x=0.02,0.04,0.05,0.06).利用XRD、SEM和电化学测试对Li3+xV2(PO4)3进行研究表明:所合成的试样均为单斜晶系结构,无杂相存在;SEM测试发现,掺锂可以明显改善Li3V2(PO4)3一次颗粒表面的结构和形貌;电化学性能测试表明,随着掺锂量的提高,试样的循环性能变好.通过研究发现,Li3.04V2(PO4)3具有较高的初始容量和良好的循环性能.     

低温碳热还原法合成Li3V2（PO4）3及其电化学性能

利用V2O5-nH2O湿凝胶,LiOH.H2O、NH4H2PO4和C为原料,通过低温碳热还原法合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3.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,当合成温度和时间分别为550℃和12 h时,所合成的Lj3V2(PO4)3样品属于纯的单斜晶系,且颗粒分布均匀.该样品以O.2 C充放电,首次放电容量为130 mAh.g-1,循环30次后容量为124 mAh.g-1.     

Electrochemical Study of Monoclinic Li3V2(PO4)3 in the Voltage Range of 1.5~3.0 V

采用液相法合成了Li3V2(PO4)3(空间群P21/n)电活性材料。用XRD和恒流充放电对样品的微观结构和电化学性能进行了表征。结果表明,在1.5~4.3V电压范围内,样品在平均电压为1.81和3.77V时均发生了可逆的锂嵌入反应;锂嵌出和嵌入过程中均出现一系列复杂的相变。在1.5~3.0V电压范围内,以C/5倍率循环50周后,样品的容量衰减极小,表明锂脱嵌反应具有优良的循环稳定性。因此,Li3V2(PO4)3可以同时作为正极和负极而组成对称电池。另外,1.5~4.3V电压范围内进行的嵌锂反应可以充当一种内置的过充电安全阀。     

Synthesis and electrochemical performance of Li3V2(PO4)3 by optimized sol-gel synthesis routine

Li₃V₂(PO₄)₃ samples were synthesized by sol-gel route and high temperature solid-state reaction. The influence of Li₃V₂(PO₄)₃ as cathode materials for lithium-ion batteries on electrochemical performances was investigated. The structure of Li₃V₂(PO₄)₃ as cathode materials for lithium-ion batteries and morphology of Li₃V₂(PO₄)₃ were characterized by X-ray diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Electrochemical performances were characterized by charge/discharge and AC impedance measurements. Li₃V₂(PO₄)₃ with smaller grain size shows better performances in terms of the discharge capacity and cycle stability. The improved electrochemical properties of Li₃V₂(PO₄)₃ are attributed to the refined grains and enhanced electrical conductivity. AC impedance measurements also show that the Li₃V₂(PO₄)₃ synthesized by sol-gel route exhibits significantly decreased charge-transfer resistance and shortened migration distance of lithium ions.