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先進炭材料研究中心在氟磷酸釩鋰材料研究方面取得進展

發布者:發布時間:2021-09-28瀏覽量:

近年來,鋰離子電池因其工作電壓高、能量密度大、質量輕、毒性低、循環壽命長等優點,從而在各種消費類電子產品、電動汽車和插電式混合動力汽車等使用的電源中得到廣泛應用。在現有的正極材料中,新型正極材料氟磷酸釩鋰(LiVPO4F)擁有結構穩定、循環性能好、工作電壓高、能量密度大等優點,被視為具有良好商業化前景的一種鋰離子電池正極候選材料。然而,LiVPO4F材料的純相較難合成、電子電導率較低等缺陷影響其更大規模的產業化。

我院先進炭材料研究中心劉金水教授團隊通過添加聚偏二氟乙烯(PVDF)補充氟源來抑制雜相Li3V2(PO4)3的生成、采用硼酸對PVDF熱解炭進行B摻雜提高其電子電導率,從而構建了性能優異的LiVPO4F正極材料,該材料在0.2 C、5 C15 C時的容量高達148.1 mAh·g-1、132.9 mAh·g-1125.6 mAh·g-1;在6 C高倍率下經過800余次充放電循環后容量保持率高達84.82%,LiVPO4F的晶體結構仍保持良好。另外,本文研究了B原子在LiVPO4F表面熱解炭中的摻雜效應,探討了B原子摻雜熱解炭包覆層的影響機理和第一性原理計算。

該研究成果以“Construction and Theoretical Calculation of Ultra-High-Performance LiVPO4F/C Cathode by B-Doped Pyrolytic Carbon from Poly(vinylidene Fluoride)”為題發表在ACS Applied Materials & Interfaces (IF=9.229)上。湖南大學材料科學與工程學院為論文第一完成單位,博士研究生張維華為論文第一作者,劉金水教授為論文通訊作者,范長嶺高級實驗師和劉智驍副教授為共同通訊作者,劉智驍副教授為本文提供理論計算指導,韓紹昌教授和碩士研究生胡壯參與了相關工作。上述研究得到了國家自然科學基金的支持。

文章鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c22958

                                               


1. LiVPO4F正極材料的電化學性能曲線。


2. B原子摻雜PVDF熱解炭中的缺陷活性位點和大塊炭微晶的生成機理圖。




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