800℃高温合成的Li3V2(P04)3锂离子电池正极材料性能研究

新型锂离子电池正极材料L13V2(PO4)3的合成及其性能的研究于2005年由刘素琴等人在《中国有色金属学报》上发表。该工作采用了LiOH·H2O（氢氧化锂）、V2O5（五氧化二钒）和NH4H2PO4（铵磷酸氢二铵）作为主要原料，配合C作为还原剂，通过高温固相法制备出Li3V2(P04)3。研究关注了合成过程中关键参数，如温度的影响。 实验结果显示，随着焙烧温度的升高，杂相的衍射峰强度逐渐减小。当温度提升至800℃时，杂相衍射峰完全消失，表明得到了纯相的Li3V2(P04)3。理想的合成条件是按照Li、V、P的摩尔比3:2:3，在800℃下进行24小时的高温焙烧。这种正极材料表现出良好的电化学性能，首次充放电时的比容量分别达到了135mA·h/g和130mA·h/g，显示出高的能量密度。 在0.1C的充放电制度下，充放电效率高达96.3%，显示出良好的循环稳定性。经过20次循环后，尽管放电容量有所下降但仍保持在110mA·h/g，这证明了材料在实际应用中的持久性。进一步的X射线衍射分析揭示了，尽管经过多次循环，样品仍保留单斜晶体结构，但主要衍射峰强度显著减弱，表明循环过程中晶体结构发生了微小变化。 通过对样品充放电前后晶胞参数的最小二乘法计算，发现充放电循环后，晶胞参数出现一定程度的增长，晶胞体积增加了约0.6%。这一结果暗示着在充放电过程中可能发生了膨胀或位移等结构响应，但整体性能并未受到严重影响。 这项研究不仅提供了Li3V2(PO4)3的合成方法，还对其电化学性能进行了详尽的评估，这对于优化锂离子电池正极材料设计以及提高其在实际应用中的表现具有重要意义。