材料院:刘金水教授团队在氟磷酸钒锂材料研究方面取得进展

时间:2021-09-29 08:34 点击:

近日,材料科学与工程学院先进炭材料研究中心刘金水教授团队在氟磷酸钒锂材料研究方面取得新进展。该研究成果以“Construction and Theoretical Calculation of Ultra-High-Performance LiVPO4F/C Cathode by B-Doped Pyrolytic Carbon from Poly(vinylidene Fluoride)”为题发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上。湖南大学材料科学与工程学院为论文第一完成单位,博士研究生张维华为论文第一作者,刘金水教授为论文通讯作者,范长岭高级实验师和刘智骁副教授为共同通讯作者,刘智骁副教授为本文提供理论计算指导,韩绍昌教授和硕士研究生胡壮参与了相关工作。上述研究得到了国家自然科学基金的支持。

近年来,锂离子电池因其工作电压高、能量密度大、质量轻、毒性低、循环寿命长等优点,从而在各种消费类电子产品、电动汽车和插电式混合动力汽车等使用的电源中得到广泛应用。在现有的正极材料中,新型正极材料氟磷酸钒锂(LiVPO4F)拥有结构稳定、循环性能好、工作电压高、能量密度大等优点,被视为具有良好商业化前景的一种锂离子电池正极候选材料。然而,LiVPO4F材料的纯相较难合成、电子电导率较低等缺陷影响其更大规模的产业化。

刘金水教授团队通过添加聚偏二氟乙烯(PVDF)补充氟源来抑制杂相Li3V2(PO4)3的生成、采用硼酸对PVDF热解炭进行B掺杂提高其电子电导率,从而构建了性能优异的LiVPO4F正极材料,该材料在0.2 C、5 C和15 C时的容量高达148.1mAh·g-1、132.9mAh·g-1和125.6mAh·g-1;在6 C高倍率下经过800余次充放电循环后容量保持率高达84.82%,LiVPO4F的晶体结构仍保持良好。另外,本文研究了B原子在LiVPO4F表面热解炭中的掺杂效应,探讨了B原子掺杂热解炭包覆层的影响机理和第一性原理计算。

文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c22958

来源:材料院

通讯员:孙培红

实习编辑:李辛茹

责任编辑:余楚倩

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