利用工業(yè)級原料碳熱還原法合成Li3V2(PO4)3工藝研究.pdf

1、本文用碳熱還原法合成了Li3V2(PO4)3正極材料，采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、恒流充放電測試、循環(huán)伏安和電化學(xué)阻抗譜等測試分析了Li3V2(PO4)3材料的物理性能和電化學(xué)性能。并考察了碳還原劑、合成工藝、離子摻雜對Li3V2(PO4)3結(jié)構(gòu)和性能的影響，研究了LiVOPO4的制備工藝和性能。
　　首先，考察了碳還原劑對Li3V2(PO4)3性能的影響。結(jié)果表明：以蔗糖為碳源所合成樣品具有較好的電化學(xué)性能。碳

2、并不影響Li3V2(PO4)3樣品的結(jié)晶狀態(tài)和結(jié)構(gòu)，同時隨著含碳量的增加，顆粒逐漸細(xì)化。以蔗糖為還原劑，碳的最佳加入量是C/V為3.2/2，在此條件下進行工廠中試，得到的Li3V2(PO4)3材料首次放電比容量為126mAh/g(0.5C)，循環(huán)100次后容量保持率為98.4％(0.5C)。
　　其次，考察了預(yù)處理方式、燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間等工藝條件對Li3V2(PO4)3性能的影響。結(jié)果表明，LiH2PO4為Li源和蔗糖為碳源時，

3、Li3V2(PO4)3的最佳工藝條件為：在Ar氣氛中300℃預(yù)燒4h后，在Ar氣氛中800℃下一次燒結(jié)24h。在此條件下，合成的Li3V2(PO4)3為純相的單斜結(jié)構(gòu)，首次放電比容量均可達(dá)到120mAh/g(0.5C)，循環(huán)100次后，容量保持率均可達(dá)到95%(0.5C)。也可在850℃下一次燒結(jié)16h，且可以得到較高的振實密度。
　　再次，考察了離子摻雜對Li3V2(PO4)3性能的影響。結(jié)果表明：Al3+金屬離子的少量摻雜會提

4、高材料的循環(huán)性能。不同倍率下的恒流充放電結(jié)果顯示Al3+摻雜的Li3V2(PO4)3材料具有良好的大電流充放電特性，其中尤以Li3(V0.98Al0.02)2(PO4)3材料的性能最優(yōu)，放電倍率為10C時，首次放電比容量為97mAh/g，循環(huán)100次后的容量保持率為97%。
　　最后，以Li2CO3為鋰源，采用碳熱還原法合成了LiVOPO4材料，其空間結(jié)構(gòu)為Pnma，所制備前軀體VOPO4·2H2O和LiVOPO4有雜相；SEM測