《新型Li9V3(P2O7)3(PO4)2體系鋰離子電池正極材料製備及性能》是依託華南理工大學，由趙彥明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型Li9V3(P2O7)3(PO4)2體系鋰離子電池正極材料製備及性能
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙彥明
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
用X-射線衍射、高分辯透射電鏡和掃描電鏡、PPMS、熱分析方法、第一性原理計算和電化學方法研究以新型Li9V3(P2O7)3(PO4)2化合物為母相的磷酸鹽體系鋰離子電池正極材料的組分、結構、電子結構與電學和電化學性能的關係。闡明微觀結構和電子結構的變化對電池性能和電化學性能的影響機制，為開拓更新途徑開發出性能優異的磷酸鹽體系鋰離子電池正極材料提供技術支持。
結題摘要
Ti摻雜V位能夠改善Li9V3(P2O7)3(PO4)2化合物的電化學性能。在0.2C倍率電流下 Li9V2.95Ti0.05(P2O7)3(PO4)2/C的首次放電比容量為120.7 mAh g-1，在2C充放電倍率下仍具84.1 mAh g−1的比容量。在Li9V3−xAlx(P2O7)3(PO4)2/C中摻雜量為x=0.25的樣品具有最高的容量保持率，在0.2 C, 0.5 C 和1.0 C倍率下30個循環後首次放電比容量的保持率分別為92.4%, 87.7%, 和85.5%。容量保持率的顯著提高主要歸因於材料電子電導率的提高和電壓極化的減小。Li9V3-xMnx(P2O7)3(PO4)2/C中x=0.1的樣品在不同倍率條件下具有良好的容量特性和最好的倍率性能。當45個循環後充放電倍率從3C變回到0.2C時可以保持首次放電比容量的98.6%。在Li9V3-xCox(P2O7)3(PO4)2/C中Co摻雜量為0.02，0.04，0.06，0.08和0.10的樣品首次放電容量分別為109.6 mAhg-1,108.4 mAhg-1,106.7 mAhg-1, 101.8 mAhg-1和96.1 mAhg-1。在3C的電流密度下x=0.04的樣品表現出最優的倍率性能和循環性能。第一性原理計算方法對Li9M3(P2O7)3(PO4)2 (M=Fe, Cr, Co, V)的晶體結構、電子性質以及平均嵌入電壓進行了研究。計算結果給出 Li離子的脫出順序應該是Li(1), Li(3)先脫出, 最後才是 Li(2)脫出。 Li3VO4/C負極材料在0.18 C下首次放電和充電比容量及庫倫效率分別為662.6 mAh g-1、662.6 mAh g-1和71.7%；即使在40C的高倍率下比容量還能保持約95 mAh g-1。複合矽負極材料Si/SiOx/C的初始容量為1500 mA h/g（約為純石墨的4倍），但容量保持率低。混合石墨後的石墨-Si/SiOx/C 400個循環後仍能保持初始容量的80%。Li2MoO4納米管負極材料的首次放電和充電比容量分別為1000 mAh g-1 和650 mAh g-1。在4 C倍率下Li2MoO4納米管的容量仍能保持在200 mAh g-1。
