三元掺杂改性锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3

摘要

以柠檬酸为螯合剂和还原剂,NH4VO3为钒源,通过溶胶-凝胶法制备了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3及其三元掺杂体系Li2.85Na0.15V19Al01(PO4)29F01.分别采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能量损失谱(EELS)、拉曼(Raman)光谱、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、恒流充放电、循环伏安(CV)和交流阻抗谱(EIS)等技术对材料的微观结构、颗粒形貌和电化学性能进行分析.结果表明:在残余碳包覆的基础上,Na、Al、F三元掺杂有利于稳定Li3V2(PO4)3的晶体结构,进一步减少颗粒团聚和提升材料导电特性,促进第三个锂离子的脱出和嵌入,从而显著改善Li3V2(PO4)3的实用电化学性能.未经掺杂的Li3V2(PO4)3原粉在1/9C、1C和6C倍率下的可逆比容量分别为141、119和98 mAh·g-1,而三元掺杂改性材料在1/9C、1C、8C和14C倍率下的比容量分别为172、139、119和115 mAh·g-1.在1C倍率下循环300圈后,掺杂体系的比容量依然高达118 mAh·g-1,比原粉高出32.6％.值得注意的是,这种三元掺杂还使Li3V2(PO4)3的多平台放电曲线近似转变为一条斜线,显示出可能不同的储锂机制.