锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3的研究进展

介绍了单斜晶型A-Li3V2(PO4)3和正交晶型B-Li3V2(PO4)3的结构和电化学性质;综述了Li3V2(PO4)3的制备方法(包括离子交换法、高温固相法、低温合成法、溶胶-凝胶法和微波法)及其优缺点;简述了Li3V2(PO4)3的充放电机理及改性研究的现状。

Li_3V_2(PO_4)_3电极过程及其锂离子脱嵌动力学研究(Ⅰ)

采用溶胶凝胶法合成了Nasicon化合物Li3V2(PO4)3,采用X射线衍射(XRD)对产品进行了物相分析.采用充放电测试,循环伏安(CV)研究了化合物的电化学性能和锂离子的脱嵌过程,计算出Li+在固相中的扩散系数(10-8cm2?s-1);采用交流阻抗测试(EIS)研究了Li3V2(PO4)3的电极过程;对两种类型的阻抗图谱提出不同等效电路模型并对结果进行了拟合;研究了Li3V2(PO4)3电极过程动力学以及新鲜电极界面在充放电过程中的变化特性.

白光LED用Sr_3(PO_4)_2∶Tb^(3+),Li^+荧光粉的制备工艺及发光性能

采用沉淀-燃烧法结合超声波技术合成了小颗粒Sr3(PO4)2∶Tb3+荧光粉,测量了其光谱特性。在Sr3(PO4)2∶Tb3+体系中观察到Tb3+的特征发射,峰值波长分别为489,542,584,620nm,分别对应于Tb3+的5 D4→7F6、5 D4→7F5、5 D4→7F4和5 D4→7F3跃迁,其中542nm处的绿色发射最强。激发光谱由4f75d1宽带吸收(200～280nm)和4f→4f电子跃迁吸收(280～390nm和475～500nm)组成,可被近紫外发光二极管(NUV-LED)有效激发。采用R+(R=Li,Na,K)作为电荷补偿剂,结果表明:Li+作为电荷补偿剂使样品发光强度提高了31%,Na+和K+的掺入则降低了粉体在近紫外区的吸收。

锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3/C的制备及电化学性能

以球磨结合焙烧的方法制备锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3/C.XRD、EIS表征及以该材料作正极的恒电流循环测试表明,所得产物为晶体结构发育良好的单斜晶系Li3V2(PO4)3.在0.1C、0.25C和0.5C倍率下,首次放电比容量分别为150.6、134.1和107.1mAh·g-1.0.25C循环130周后容量保持率为87.3%,而0.5C循环105周后容量保持率仍达到87.2%.锂离子在材料中的嵌入、脱出伴随明显的两相转变过程.电荷传递阻抗和SEI膜阻抗是影响材料倍率性能的主要因素.

锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3和LiVPO_4F的研究进展

介绍了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3和LiVPO4F的结构和电化学性质;综述了Li3V2(PO4)3和LiVPO4F的制备方法及其优缺点,并对它们的应用前景进行了展望。

碳源对锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3性能的影响

分别以柠檬酸、葡萄糖和蔗糖为碳源,采用球磨与碳热还原结合法制备了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3/C。采用TG-DTA分析确定了合成过程的反应机理。通过XRD、SEM及恒电流充放电等测试研究了碳源对产物物理及电化学特性的影响。结果表明,碳源的选择对产物形貌和电化学性能影响较大。不同碳源制备的材料都具有单一相的Li3V2(PO4)3晶体结构,以柠檬酸为碳源制备的磷酸钒锂综合电化学性能较好,0.1 C和1 C条件下,首次放电容量分别为151.0 mAh·g-1和131.6 mAh.g-1,50次循环后容量保持率为95.0%和96.6%。

Li_3V_(2-x)Ce_x(PO_4)_3/C的制备及电化学性能

采用溶胶-碳热法制备Li3V2-xCex（PO4）3／C=0、0．02、0．04和0．06）复合材料，通过XRD、SEM、恒流充放电和电化学阻抗谱等测试，研究Ce^3＋掺杂对材料的影响。Ce^3＋的适量掺杂没有改变结构，对形貌也没有明显的影响，但可降低一次颗粒的尺寸，提高电导率。掺杂量x=0．04的材料以2．0C在3．0-4．8V循环，首次放电比容量为148．3mAh／g，第50次循环的容量保持率为85．1％。

锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3-MCNTs的合成及电化学性能

采用溶胶凝胶一固相法制备LijV2（P04）3-MCNTs复合材料，并研究了多壁碳纳米管（MWCNTs）对其物理性能及电化学性能的影响。采用X射线衍射光谱法（XRD）、扫描电子显微镜法（SEM）和热重分析法（TGA）对其晶型结构、形貌特征等物理性能进行了表征；采用循环伏安、交流阻抗、恒流充放电测试等方法对其电化学性能进行了测试。研究发现。磷酸钒锂在800oc高温处理后为单斜结构，三维网络结构MWCNT负载磷酸钒锂[Li3V2（P04）3-MCNTs]复合材料具有良好的电化学性能。在充放电倍率为0．1C。电压窗口为3～4．4V时首次放电比容量为130．5mAh／g，库仑效率为99.7％。倍率性能测试显示。在0．5C、1．0C、2C下，Lj3V2（PO4）3/VICNTs仍保持优越的循环稳定性。由此可见，Li3V2（P04）3-MCNTs复合材料对正极材料的容量、倍率性能及循环稳定性都具有明显影响。

辐射时间对微波法合成Li_3V_2(PO_4)_3/C的影响

用一步低温微波碳热还原法合成了Li3V2(PO4)3/C正极材料;通过XRD、SEM、恒流充放电、循环伏安与交流阻抗等方法研究了辐射时间对材料性能的影响。辐射功率为480 W、辐射时间为18 min、以葡萄糖为碳源所合成的材料,结构与标准谱图基本吻合,颗粒分布较均匀,电化学性能较好。0.2C放电至3.0 V的首次放电比容量为123.0 mAh/g,第40次循环的容量保持率达100%。

新型负极材料LiTi_2(PO_4)_3的合成及电化学性能研究

以碳酸锂(Li2CO3)、二氧化钛(Ti O2)、磷酸二氢铵(NH4H2PO4)为主要原料,采用流变相反应法成功地合成了Li Ti2(PO4)3,并探讨不同合成温度对Li Ti2(PO4)3结构及电化学性能的影响。采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)技术对合成材料的晶体结构和形貌进行了表征,采用恒流充、放电系统及交流阻抗测试法对合成材料的电化学性能进行了测试,结果表明:在小电流密度下两种温度合成的产物电化学性能差别不大,但在较高倍率下充、放电时,600℃下合成的样品具有较高的比容量和较好的循环性能,还对合成温度影响Li Ti2(PO4)3性能的原因进行了初步探讨。

Li_3V_2(PO_4)_3/C材料合成中碳源含量优化

通过固相法和溶胶-凝胶法合成不同碳含量的磷酸钒锂/C正极材料,研究了作为碳源的蔗糖和柠檬酸添加量对产物电化学性能的影响。实验发现,在固相合成方法中,添加量高于10.5%(质量百分数)时进一步增加蔗糖添加量后产物放电容量变化不明显。但是在溶胶-凝胶合成方法中,柠檬酸的添加量存在最佳值,高于或者低于此最佳数值都会引起产物容量的降低,这是与固相合成技术的一个明显不同之处。另一点不同之处在于对于溶胶-凝胶合成的样品,最佳添加量与产物的工作电流有关。本实验条件下,在0.2C倍率以下柠檬酸与氢氧化锂最佳比值为1∶3,但是在放电倍率高于0.5C时最佳比值为1∶2。

正极材料Li_3V_2(PO_4)_3的制备及性能

采用碳热还原法制备了Li3V2(PO4)3锂离子电池正极材料,通过XRD、循环伏安和充放电测试对样品的性能进行了研究。结果表明:所合成的Li3V2(PO4)3样品属于单斜晶系;样品(850℃,16 h)以0.2C倍率充放电,首次充放电容量分别是129 mAh/g和121 mAh/g;循环30次后,放电容量为104 mAh/g。

Ni^(2+)掺杂对Li_3V_2(PO_4)_3电化学性能的影响

采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和电化学方法,研究Ni2+掺杂对正极材料Li3V2(PO4)3的结构、形貌和电化学性能的影响。结果表明:掺杂适量的Ni2+不会改变Li3V2(PO4)3的单斜晶系结构,但可提高材料的电导率,抑制电池在充放电过程的极化。在室温下,Li3(Ni0.05V0.95)2(PO4)3以0.1C倍率放电的初始比容量为115mA.h/g,放电倍率从0.1C增加到0.4C循环60次后,比容量衰减率仅为2.7%,而未掺杂原样Li3V2(PO4)3的初始比容量为129 mA.h/g,60次循环后比容量衰减率约为30.3%;当放电倍率增至1C时,80次循环后,Li3(Ni0.05V0.95)2(PO4)3比容量为99.8 mA.h/g,而原样的比容量为84.1 mA.h/g;当放电倍率增至5C时,循环120次后,Li3(Ni0.05V0.95)2(PO4)3比容量为67.7 mA.h/g,而原样的比容量降为0。循环伏安和交流阻抗测试表明,Li3(Ni0.05V0.95)2(PO4)3的可逆性明显优于Li3V2(PO4)3的可逆性。

复合正极材料xLiFePO_4·yLi_3V_2(PO_4)_3/C的合成及其电化学性能

以聚吡咯(PVP K60)为表面活性剂和碳源,采用流变相法合成了x Li Fe PO4·y Li3V2(PO4)3/C正极材料样品。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对样品形貌和结构进行了测试;采用电池测试仪和电化学工作站对样品电化学性能进行了测试,分析了不同复合比(x:y)对其结构和电化学性能的影响。研究表明:复合材料中存在两相复合与元素掺杂两种效应;当复合比为5∶1时材料的电化学性能最优,在0.1和10 C倍率下放电容量分别达到162.7和104.6 m Ah·g-1,且具有良好的循环稳定性。

碳包覆Li_3V_2(PO_4)_3正极材料在LiPF_6电解液中的表面/界面行为

利用碳热还原法成功制备了碳包覆Li3V2(PO4)3正极材料。X射线衍射研究表明材料具有纯相单斜结构。高分辨透射电子显微镜观察到材料表面存在5～10 nm的包覆碳层。碳包覆Li3V2(PO4)3材料在3.0～4.3 V电压区间内可提供120 mA.h/g(C/4倍率)、115 mA.h/g(1C倍率)和110 mA.h/g(2C倍率)的可逆容量,并且在循环300次后容量保持率超过97%,显示出良好的应用前景。该材料在充放电循环初期经历了不可逆容量损失。高分辨透射电子显微镜研究表明,该不可逆容量损失来源于材料表面生成的固体电解质中间相(SEI膜),红外光谱分析表明,SEI膜的成份主要包括ROCO2Li和RCO2Li等有机物,以及Li2CO3、LixPFy和LixPOyFz等无机物。表面SEI膜经历初期电化学循环后趋于稳定,从而保证碳包覆Li3V2(PO4)3正极材料优良的电化学性能。

Sol-gel法合成Li_3V_2(PO_4)_3及其性能研究

利用LiOH.H2O,NH4H2PO4,V2O5,H2O2和柠檬酸作为原材料,通过sol-gel（溶胶-凝胶）法合成了锂离子电池正极材料Li3V2（PO4）3。研究了预烧、不同合成温度、柠檬酸用量对产物结构、电化学性能的影响。结果表明,在预烧条件下,合成温度为700℃,柠檬酸用量为nV∶n柠檬酸=2∶2时,材料具有比较好的性能。充放电电压范围控制在2.7~4.5 V,在0.05 C倍率下,其首次放电比容量高达148mAh/g,0.1 C倍率下循环,首次放电比容量为138 mAh/g,20次循环后放电比容量为130 mAh/g。

Synthesis and Absorption Properties of New Na Specific Adsorbent Li_(1+x)Al_xTi_(2-x)(PO_4)_3

A new kind of adsorbent Li（1＋x）AlxTi（2-x）（PO4）3 was synthesized by solid state reaction method. The influence of the content of doping aluminum on the adsorbent Li（1＋x）AlxTi（2-x）（PO4）3 was investigated by XRD, while the morphology of powders was observed by SEM. The investigation of the adsorption properties showed that the adsorbent can selectively adsorb sodium with the adsorption capacity of 11.76 mg/g. The optimum conditions of adsorption are at pH 10.0-11.0 in LiCl solution.

P123辅助合成的Li_3V_2(PO_4)_3/C的电化学性能

以CH3COOLi、V2O5、H3PO4、草酸以及表面活性剂P123（EO20PO70EO20）为原料，采用液相法合成了亚微米级的Li3V2（PO4）3／C，通过XRD、SEM和电化学性能分析，研究了煅烧温度对产物的影响。用P123辅助合成的Li3V2（PO4）3／C粒径减小，电化学性能提高。在850℃下煅烧合成的Li3V2（PO4）3／C，晶体生长完善，可逆性最好，电荷转移阻抗最小。在3．0—4．3V循环，0．1C首次放电比容量为128．7mAh／g，5．0C放电比容量为104．3mAh／g，容量保持率为81％。

磷酸铁包覆锂离子电池正极材料LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2

为了提高锂离子电池三元正极材料Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2的电化学性能,采用共沉淀法在Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2的表面包覆Fe PO4。采用SEM、XRD、EDS及电化学性能测试对制备的包覆材料的形貌、结构及电化学性能进行表征,探索包覆量对其高倍率循环性能的影响。实验结果表明:通过表面包覆有效地抑制了正极材料与电解液的相互作用,改善了材料的高倍率循环性能。当包覆量为2%、1 C电流循环时,首次充放电比容量分别为166.3、143.8 m Ah/g,库仑效率为86.5%;循环100次后,容量保持率为90.8%。

NiPO_4/LiNiPO_4离子筛盐湖提锂热力学分析

基于锂离子电池充放电过程的可逆氧化还原反应原理,提出利用NiPO_4/LiNiPO_4电极对盐湖卤水进行锂镁分离的思路。运用同系线性规律对Me(Li,Na,K,Mg)-Ni-P-H_2O中NiPO_4,Ni_3(PO_4)_2,LiNiPO_4,Na NiPO_4,KNiPO_4,Mg_(0.5)NiPO_4的标准吉布斯自由能进行了估算。在热力学计算的基础上绘制了298.15 K时,Me(Li,Na,K,Mg)-Ni-P-H_2O系的φ-p H图,讨论了NiPO_4对盐湖卤水中主要金属离子(Li^+,Na^+,K^+,Mg^(2+))的选择性吸附行为。结果表明:水溶液中存在LiNiPO_4,Na NiPO_4,KNiPO_4的稳定区,还原电位(vs SHE)分别为0.2379,-0.0291,0.0209 V,不存在Mg_(0.5)NiPO_4的稳定区。在实际盐湖卤水(Mg/Li质量比为67)离子浓度条件下,NiPO_4/LiNiPO_4电极对仍具有良好的选择性提锂功能。而天然卤水的p H一般在7左右,表明此时无需添加酸或碱来调节卤水的p H,这与节能减排和环境保护的理念不谋而合,不断重复脱嵌锂过程即可从盐湖卤水中选择性提取锂。