辐射时间对微波法合成Li3V2(PO4)3/C的影响

傅鹏立,谷书华,王力臻,2,张 勇,2

(1.郑州轻工业学院材料与化工学院,河南郑州 450002;2.河南省表界面科学重点实验室,河南郑州 450002)

聚阴离子型化合物的磷酸盐与过渡金属氧化物相比,稳定性较好,在超出化学计量比的状态下仍能保持结构的稳定。Li3V2(PO4)3作为高功率正极材料,具有197 mAh/g的理论比容量,高于 LiFePO4的理论值 169.2 mAh/g[1],且具有较高的稳定性。振实密度和电导率较低,制约了该材料的进一步发展。近年来,人们发现包覆碳或掺杂过渡金属可改善其电化学性能[2-3]。微波法作为一种快速加热的合成方法,具有合成时间短、能耗低等优点。任慢慢等[4-5]采用高温微波碳热还原法制备了Li3V2(PO4)3/C材料。

本文作者以 LiOH◦H2O、NH4VO3、NH4H2PO4及葡萄糖为原料,用一步低温微波碳热还原法制备了Li3V2(PO4)3/C材料,并分析了产物的电化学性能。

1 实验

1.1 Li3V2(PO4)3/C的合成

按 n(Li)∶n(V)∶n(P)=3.1∶2.0∶3.0,称取 LiOH◦H2O(天津产,99.0%)、NH4VO3(天津产,99%)和 NH4H2PO4(天津产,99.0%),再称取上述3种物质总质量20%的葡萄糖(天津产,99.0%)作为碳源,在XQM-0.4L变频行星式球磨机(南京产)上以 400 r/min的转速球磨(球料比 15∶1)4 h后,在烘箱中、120℃下保温2 h,再次球磨 2 h。将粉末取出并压成厚约1～2 mm的薄片,再埋入石墨粉(广东产,电池级)中,在G80W23YSL-V90型家用微波炉(广东产)中,以480 W的功率加热12～24 min,制得 Li3V2(PO4)3/C样品。

1.2 电池的装配

将制得的 Li3V2(PO4)3/C、导电炭黑 SP(深圳产,电池级)和聚偏氟乙烯(上海产,工业级)按质量比 80∶10∶10混合,加入适量的 N-甲基吡咯烷酮(濮阳产,电池级),搅拌得到正极浆料。将浆料涂覆在0.025 mm厚的铝箔(深圳产,99.95%)集流体上,然后在120℃下干燥6 h,再放入油压机的模具中,以10 MPa的压力压制成型。将成型的极片冲成直径为10 mm的正极片(活性物质含量为1.5 mg)。……