高温固相法制备

四、实验药品和仪器
主要药品
五氧化二钒（V2O5） 碳酸锂（Li2CO3） 水合氢氧化锂（LiOH· H2O） 氟化锂LiF
主要仪器
电子天平 管式炉 球磨机 电热真空干燥箱 粉末压片机 电话学工作站 SEM
磷酸二氢胺（NH4H2PO4）
石墨 葡萄糖(C6H12O6· H2 O) 蔗糖(C12H22O11) 乙炔黑 聚偏氯乙烯 氮甲基吡咯烷酮 锂片，铝箔，电解质
高温固相法制备锂离子电池正 极材料磷酸钒锂(Li3V2(PO4)3 )
一、磷酸钒锂研究ห้องสมุดไป่ตู้目的和意义
磷酸钒盐因具有环保、成本低廉、结构稳定、 安全性能优秀、电化学性能较好等特点, 成为了近 年来研究的热点。其中Li3V2(PO4)3 具有优秀的 性价比,被誉为是继金属硫化物和金属氧化物之后 的第三代锂离子电池正极材料将是非常有希望取 LiCoO2 的正极材料。 我国钒资源丰富、价格低廉 , 钒系化合物具有 很好的嵌锂性能,又无污染,作为电池正极材料具有 开发前途. 根据我国的钒资源情况和国情, 开展新 型锂离子电池正极材料 Li3V2(PO4)3 的研究和制 备具有重要的现实意义和长远意义。
第三阶段：对测得的数据及图像做进 一步的分析处理，得到所需参数，进 一步优化实验条件，选择出最佳的工 艺条件，并完成毕业论文。
八 、 参考文献
• [1]武俊萍,李宁,戴长松等.锂离子电池正极材料 Li3V2(PO4)3的合成及性能研究 哈尔滨工业大学工学硕士 学位论文2007 • [2]M.Y. Saı¨di,1, J. Barker1, H. Huang, J.L. Swoyer1, G. Adamson Performance characteristics of lithium vanadium phosphateas a cathode material for lithium-ion batteries Journal of Power Sources 119–121 (2003) 266–272 • [3]曹艳军,龙翔云,程云峰等.锂离子电池正极材料的研究现 状和展望 化工技术与开发2007，36（3）：17-25 • [4]朱先军, 刘云霞, 耿良梅, 程龙兵等.锂离子电池正极材料 Li3V2(PO4)3的研究进展 电池2007，37（5）：390-393 • [5]倪江锋，苏光耀，周恒辉，陈继涛 .锂离子电池正极材 料LiMPO4 的研究进展 化学进展2004，16（4）:555-600
谢谢啊
Li3V2(PO4)3的合成方法先后出现了高温固 相法 , 碳热还原法，溶胶 - 凝胶法等。其中， 高温固相法操作简便，环境污染小，反应 效率高，但制备的材料粒径不均匀碳热还 原法由于是用C代替H2作还原剂，并且过量 的C可作为导电剂，明显提高正极活性物质 的电子导电性和电化学性能，因此这种方 法更有利于工业化生产。
三、本课题主要研究的内容
本课题采用碳热还原法，分别以Li2CO3、LiF、 LiOH·H2O为锂源，以石墨、葡萄糖、蔗糖和乙炔黑 为碳源 采用不同组合与磷酸二氢胺和五氧化二钒进 行反应,生成Li3V2(PO4)3。
锂源 碳源
石墨 Li2CO3 葡萄糖 LiF LiOH· H2O 蔗糖 乙炔黑 磷 酸 二 氢 胺 五 氧 化 二 钒 Li3V2(PO4)3
五、制备方法：
根据反应步骤的不同可分为一步加热法、 二步加热法和三步加热法 , 其中二步加热法 最常见,即将原料充分研磨,先经预热处理,之 后于惰性气氛中烧结为最终产品。一步加 热法省去了预热处理工序 , 而三步加热法在 预热处理工序后增加了烧结工序。
六、具体工艺流程
锂源 磷酸二氢胺 五氧化二钒 Li3V2(PO4) 3样品 冷却至室 温 管式炉， 氩气 加入过量 的碳，研 磨 混合研磨 管式炉， 氩气300℃ 冷却研磨
• [11]李宇展，任慢慢，吴青端，魏进平阎杰等.锂离子蓄电 池正极材料的研究进展 电源技术综述 2005，29（2）： 124-127 [12]王海燕, 唐爱东, 黄可龙, 吴晓等.锂离子蓄电池正极材 料磷酸钒盐研究进展电源技术综述2007，31（4）：337340 [13]应皆荣, 高剑, 姜长印, 李维, 唐昌平等.锂离子电池正极 材料LiV2(PO4)3的制备及性能研究无机材料学报2006， 21，（5）：1097-1101 [14]侯春平，岳敏等.液相球化法合成新型正极材料磷酸钒 锂 物理化学学报2007, 23(12): 1954-1957 [15]李宇展,任慢慢等. 锂离子蓄电池钒系正极材料的研究 进展[J]. 电源技术,2005,29(2):124-126.
[6]郭孝东,钟本,唐艳,廖文华,吴德桥等.镁离子掺杂对锂离子 正极材料Li3V2(PO4)3 的影响 化学研究与应用 2008,20(5):625-627 [7]李宇展，任俊霞，周震，高学平，阎杰等.锂离子二次电 池正极材料LiVPO4F的制备及其电化学性能的研究 无机化 学学报2005,10(21):1598-1600 [8]刘素琴, 唐联兴, 黄可龙, 张静等.新型锂离子电池正极材料 Li3V2(PO4)3的合成及其性能 中国有色金属学报 2008,15(8):1294-1299 [9]刘素琴, 唐联兴, 黄可龙等.碳热还原法合成正极材料 Li3V2(PO4)3及其性能电源技术研究与设计2006.30（6）： 473-476 [10]姜霖琳, 田彦文, 刘丽英等.碳热还原法制备锂离子电池正 极材料Li3V2(PO4)3的研究材料与冶金学报2006，5（2）： 115-118
组装锂离子电池
性能测试
确定最优方案
七、进度安排（三步走）
第一阶段：搜集资料并仔细阅读研究， 加深对课题的认识，对课题的来源及 研究的目的和意义有一个大体的了解， 设计出具体的实验方案，制定详尽实 验计划，完成学士学位论文开题报告。
第二阶段：在老师的指导下进行实验， 制备磷酸钒锂材料，完成电极制备及 模拟电池的组装任务，并进行一系列 的测试，观察现象，记录原始数据， 并进行详细比较，完成中期报告。,.
二、研究现状
近年来，随着人们生活水平的不断提高和电子产 品等的不断发展，越来越多的方面用到锂离子电 池。其正极材料磷酸钒锂(Li3V2(PO4)3 )的研究 取得一定进展。目前,Li3V2(PO4)3的合成方法主 要是高温固相法,且以纯H2作为还原剂。由于传统 的高温固相法的局限性,很难得到纯度高、粒径小、 电性能好的样品,并且用纯H2作为还原剂不但成本 高,不适用于工业化批量生产,而且在实验操作时由 于H2的易燃易爆性质而非常危险。其他化学方法 合成Li3V2(PO4)3还未见报道。