《磷酸釩鋰在多電子反應過程中的結構變化和動力學行為》是依託哈爾濱工業大學，由戴長松擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：磷酸釩鋰在多電子反應過程中的結構變化和動力學行為
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：戴長松
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對磷酸釩鋰電池在三電子反應過程中循環穩定性差的問題，採用碳熱還原法製備磷酸釩鋰基正極材料，研究製備參數、離子摻雜和包覆碳與其充放電性能的對應規律；通過XRD結構精修、X射線吸收精細結構、中子散射（neutron diffraetion）和TEM測試，表征鋰離子嵌脫對磷酸釩鋰精細結構的影響，分析Li位、V位、P位和O位的占位情況；採用電化學阻抗、循環伏安、恆電流間歇滴定以及結構分析手段，揭示多電子反應對材料精細結構以及動力學行為的影響規律；明確磷酸釩鋰顆粒大小、摻雜離子和包覆碳對其電子導電性、離子導電性、鋰離子擴散係數、電極/電解液界面阻抗和電化學反應電阻影響規律；弄清多電子反應情況下，磷酸釩鋰循環穩定性的影響機制及改進措施，為高性能磷酸鹽正極材料的設計提供理論依據。
結題摘要
首先，採用碳熱還原法合成磷酸釩鋰正極材料，並研究了Li3V2(PO4)3/C（LVP/C）複合材料在多電子交換過程中，電化學性能和晶體結構對應規律。結果表明，隨著交換電子數的增加，LVP/C多次循環後容量保持率下降的原因是，LVP/C發生的不可逆晶格體積膨脹越嚴重。 其次，在球磨分散劑添加適量的雙氧水，並採用碳熱還原合成LVP/C材料，結果發現，適量的雙氧水的加入，反應物變成水溶液，從而大大增加原料混合的均勻性，因此燒結時間由10 h縮短為6 h；並研究了該LVP/C材料在多電子交換過程中的循環穩定性，XRD結構精修和同步輻射等實驗結果表明，改性合成的LVP/C具有更好的循環穩定性，並發現隨著交換電子數的增加，循環後放電狀態下LVP/C材料的不可逆體積膨脹加劇--晶胞體積增大，Li(1)和Li(2)的Li-O鍵變短，Li(3)的Li-O鍵變長，V-O、V-P 和V-V的鍵長增大；交換電子數越多，材料表面殘留的5價V越多。 此後，又對LVP進行了Zn摻雜改性，結果表明，當Zn摻雜量x = 0.15時，Li3V2-2x/3Znx(PO4)3/C的c值的不可逆膨脹度和單位晶胞體積增加分別為0.41％和0.17％，不可逆膨脹最小，表明樣品的高可逆性，以及充放電範圍為3.0-4.3V時，Zn摻雜改性材料具有較好的循環穩定性；還對LVP/C進行了Mg2+摻雜的相關研究，結果表明，Mg-LVP/C具有更好的多電子交換循環穩定性，從而明確提高LVP/C材料在多電子交換條件下的循環穩定性技術措施。 而後，採用碳熱還原法合成了Al2O3包覆的LVP/C材料，結果表明，包覆適量Al2O3的LVP/C材料具有更好的多電子交換循環穩定性，拓寬了提高LVP/C多電子交換循環穩定性的思路。
