磷酸釩鋰的合成及摻雜改性.pdf

1、本文用碳熱還原法合成了Li3V2(PO4)3正極材料，考察了合成工藝、原料和金屬離子摻雜對Li3V2(PO4)3結(jié)構(gòu)和性能的影響，并通過中試對 Li3V2(PO4)3工業(yè)化生產(chǎn)的工藝流程和工藝條件作了初步的考察。
　　首先，考察了煅燒時間和燒結(jié)溫度等工藝條件對Li3V2(PO4)3結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明，盡管相應調(diào)整了燒結(jié)的時間，但是隨著燒結(jié)溫度的變化，合成的Li3V2(PO4)3材料在碳含量、電化學性能等方面仍然有明顯的差別

2、。在800~900℃的范圍內(nèi)，隨著燒結(jié)溫度的升高，材料的碳含量下降，電化學性能有一定程度的降低。在1C充電10C放電倍率下，采用800℃，24h和850℃，16h合成的樣品放電容量為111mAh/g，且50次循環(huán)無明顯衰減。而采用900℃，8h合成的樣品放電容量為104mAh/g，50次循環(huán)的容量保持率也略微低于前兩種樣品。隨后，提出了一種新型的Li3V2(PO4)3合成工藝——兩步法制備Li3V2(PO4)3，從而有效的縮短了制備磷酸

3、釩鋰所需的時間，并降低了反應的溫度。采用兩步法制備的Li3V2(PO4)3與已較為成熟的碳熱還原法制備的產(chǎn)品在性能上基本相同，在4C充電、5C放電條件下，最大放電容量達到112mAh/g，其50次循環(huán)容量保持率為95％。
　　其次，研究了原料對摻雜Mg的磷酸釩鋰的影響。結(jié)果表明，在完全采用工業(yè)級原料制備摻雜Mg的磷酸釩鋰材料時，工業(yè)級NH4H2PO4的品質(zhì)并不能滿足電池材料的合成要求，4C充電5C放電條件下，產(chǎn)品放電容量僅有101

4、 mAh/g，而采用試劑級的磷酸釩鋰材料放電容量達到114 mAh/g。同時研究了碳源加入方式對摻雜Mg的磷酸釩鋰性能的影響。采用后加碳源的方式有利于工業(yè)級原料的充分反應。采用后加入碳源制備的磷酸釩鋰材料在4C充電5C放電條件下，放電容量為110mAh/g，50次循環(huán)容量保持率為96%，而先加入碳源的磷酸釩鋰材料的放電容量為104mAh/g，50次循環(huán)容量保持率為98%。
　　通過中試研究了磷酸釩鋰材料的性能，并考察其工業(yè)生產(chǎn)的工

5、藝條件。中試制備了純相的 Li3V2(PO4)3材料和采用兩種不同添加劑制備的摻雜鎂的磷酸釩鋰材料。三種材料均表現(xiàn)出了良好的電化學性能。純相 Li3V2(PO4)3材料在1C倍率充放電條件下，放電容量達到123mAh/g，達到理論容量的92.5%，100次循環(huán)容量保持率為98%；摻雜鎂的磷酸釩鋰材料可以30C倍率充放電，放電容量達到95mAh/g，100次循環(huán)容量保持率為92%；采用復合添加劑制備的摻雜鎂的磷酸釩鋰材料在10C充電1C放