目前,安全問題已逐漸成為混合動力電動汽車和大型儲能系統(tǒng)中動力鋰離子電池未來發(fā)展的研究熱點。與商業(yè)鋰化過渡金屬氧化物相比,單斜鋰釩磷酸鋰(Li3V2(P04)3)由于其共價鍵合的PO。基團和由其獨特的三維離子擴散隧道引起的快速離子擴散行為B,表現出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性,被視為最有希望的正極材料候選物之一,國內外研究者通過不同的合成方法對其進行大量的研究。目前，制備Li,V,(PO2),常見的方法有高溫固相法、碳熱還原法[5-8及溶膠一凝膠法7一國,此外還有微波法、冷凍干燥法等。在這些合成方法中,碳熱還原法由于制備設備和工藝簡單，制備條件容易控制,適用于工業(yè)化生產,是目前在科研和工業(yè)化生產中采取的最主要的制備方法。

它是將固體前驅體研磨或球磨后在鳳谷連續(xù)非金屬回轉窯中進行熱處理所得混合物的方法。以Li;V2(PO,) 3為例,其原料包括鋰源(例如Li0H·H20, Li2CO3或LiF等)、釩源(例如V2O3 或NH4 V03)、磷源(例如NH,H2PO或(NH) 2HPO)、.碳源(例如石墨)或有機化合物(例如檸檬酸)充分混合均勻后,先將前驅體加熱至300~400C以排出氣體(例如NH3和H20),然后再進行研磨并在惰性氣體下在600~1 000 C的溫度下煅燒10~24 h。在煅燒期間，直接添加的碳或由有機前驅體熱解形成的碳可以充當還原劑將V5+還原成V3+。最終產品的性質與煅燒溫度和煅燒時間密切相關。劉素琴5]等以Li0H·H20、V2O;和NH4H2PO4為原料,碳為還原劑,采用高溫固相法合成了鋰離子電池正極材料Li3Vz(P0)3。結果表明:隨著焙燒溫度的升高,合成樣品的純度也隨之提高,當溫度達到800 C時,所得樣品為純相的LisV2(P0。) 3i該材料在0.1 C充放電電流密度下、3.0~4.2 V的充放電電壓范圍內首次充電比容量達到135mAh/g,首次放電比容量為130 mAh/g,庫侖效率達96.3%。
陳權啟等因以Li0H·H2O、 V20,和NH,HPO4為原料,過量50%的乙炔黑為還原劑,采用碳熱還原法合成了鋰離子電池正極材料Li3V2(P04)3/C,研究了合成溫度和時間條件對產物組成和電化學性能的影響,結果表明:復合材料的放電容量隨著焙燒溫度升高先增加后減小。焙燒溫度由600 C升高至850 C,復合材料的容量依次為65、86、102、116 mAh/g,但當以LI0H. H20作為Li源:以V20;作為V源i以NH4H,PO4提供磷酸根;以檸檬酸為碳源進行配料并球磨后通過碳熱還原制備Li,V2(PO4)3/C正極材料,探究燒結溫度和燒結時間對其結構和電化學性能的影響,結論如下:1)當燒結溫度達到750C就可以獲得單斜的Li3V2(PO2)3/C樣品。

2) 隨著燒結溫度升高, Li;V2(P02)3的相對強度逐漸增強, LiVP2O,雜質相的衍射峰的相對強度逐漸減弱。當燒結溫度達到850C時,LiVP20,雜質相的衍射峰基本消失,所得樣品幾乎為純相的單斜Li;V2(P04)3樣品且衍射峰的相對強度最高。

在鳳谷鋰電粉體燒結爐850攝氏度燒結8、10、12h都可獲得純相的單斜的Li3V2(PO4)3/C樣品,其中850 C、10h合成的樣品結晶度最好,晶型最完整,電化學性能最好。該樣品在電壓范圍3.0~4.3 V和0.1 C倍率下,其首次放電比容量為119 mAhlg,經過15次循環(huán)后其放電比容量為118.7 mAh/g,容量保持率為99.7%。綜合Li,V,(P04)3/C的結構和電化學性能可知,該試驗條件下Li;V,(PO,) 3/C的最優(yōu)使用設備是鳳谷連續(xù)非金屬回轉窯，專為大型批量生產而設計，采用復合陶瓷內膽專利技術，杜絕金屬析出，提升粉體純凈度，解決燒結行業(yè)難題。以動態(tài)翻滾形式加熱，保證受熱均勻性和穩(wěn)定性，避免過燒、夾生等現象，生產效率提高30%以上，能耗降低50%，產能大幅提高，最佳燒結溫度為850C,最佳燒結時間為10h。