LiV3O8电极材料的制备
摘要：LiV3O8电极材料具有具有优良的嵌锂能力,作为锂离子电池正极材料具有比容量高、价格便宜、循环寿命长等优点。LiV3O8电化学性能受不同制备方法的影响。当前有高温固相合成法和液相合成法这两大类途径合成LiV3O8。高温固相合成由于烧结过程中锂和 V2O5 的挥发很难准确控制反应物的量，另外产物的均一性差、充放电容量和循环性能不令人满意。液相合成法不需高温,方法简单,产物均一性好, 但反应周期较长 ,合成产物的放电容量也还有进一步提高的空间。为改善LiV3O8电化学性能 ,超声波和微波技术也被用于电极材料合成中，对材料的掺杂改性更是众多研究者关心的热点。最近，关于一维纳米结构材料LiV3O8也成功合成。虽取得了不少进展，围绕锂离子电池正极材料 LiV3O8的各种改进仍有较大的发展空间。
关键词：LiV3O8；锂离子电池； 合成改进
一、文献综述
1. LiV3O8正极材料的研究进展
1957年，Wadsley首先提出层状化合物LiV3O8可作为锂离子蓄电池正极材料。之后，Besenhard研究发现，层状化合物LiV3O8由于能与锂离子相嵌合而表现出较高的比容量，且以LiV3O8为正极材料循环寿命较其他电池长。然而，钒由于具有多个价位，氧化态较多，使得其在放电过程中产生了多个放电平台。虽然LiV3O8电极材料表现出不错的电化学性能，但是它还存在材料层状结构不稳定、材料容量衰减快等缺点。因此，如何制备出具有稳定电化学性能的LiV3O8电极材料成为当前研究LiV3O8电极材料研究的主要问题之一。
2. LiV3O8的结构
LiV3O8属于单斜晶系，空间群为P21/m，晶胞参数为a=6.68Aring;、b=3.60Aring;、c=11.84Aring;，beta;=107.8°。其晶体结构如图1.1所示，是由八面体和变形的三角双锥组成的层状结构。Li离子首先会占据着层之间八面体的位置，过量的Li锂离子占据着层之间四面体的位置，两者的Li离子紧密相连，这就确保电池在充放电循环时材料的晶体结构一直保持稳定。在充放循环过程中，锂离子在层与层之间能够自由扩散，材料能够轻松地完成锂离子的嵌入和脱出，而在外围是具有良好稳定性和柔韧性的V3O8-骨架，起到固定的作用。理论上每摩尔的LiV3O8可以脱出3mol以上的锂，理论容量为372mAh·g-1。与其他钒系氧化物不同，正由于LiV3O8晶体结构的固定效应，在充放电过程中材料的晶体结构不发生变化，并且锂离子的脱嵌所受到的阻碍不大，这就是LiV3O8电极材料具有高比容量和循环寿命长的原因。
图1. 1 LiV3O8的材料结构
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