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钒掺杂富锂锰基正极材料Li[Li;Mn;Ni;Co;]O;的制备及表征

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化工新型材料 2022年

作者：忽小宇刘祥欢李子坤任建国贝特瑞新材料集团股份有限公司

通过在前驱体和锂源的高温固相反应阶段加入五氧化二钒作为掺杂剂制备了钒掺杂的富锂锰基正极材料(LNCM)。对这两种正极材料进行表征和电化学测试，结果表明，钒掺杂后，材料的电荷转移阻抗明显降低，倍率性能也得到有效的改善；对于0.5... 详细信息

通过在前驱体和锂源的高温固相反应阶段加入五氧化二钒作为掺杂剂制备了钒掺杂的富锂锰基正极材料(LNCM)。对这两种正极材料进行表征和电化学测试，结果表明，钒掺杂后，材料的电荷转移阻抗明显降低，倍率性能也得到有效的改善；对于0.5wt%钒掺杂的正极材料来说，在0.5C、150次循环后，钒掺杂正极的容量保持在164.18mAh/g，容量保持率从原始的58.2%提高至86.3%。这主要归因于钒掺杂后，V-O键较强的键能有效抑制了晶格氧的不可逆脱出，缓解了材料的晶体结构转变，改善了材料的循环稳定性和倍率性能。

关键词：富锂锰基正极材料钒掺杂电荷转移阻抗倍率性能容量保持率

钒掺杂富锂锰基正极材料Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_(2)的制备及表征

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化工新型材料 2022年第12期50卷 156-160,164页

作者：忽小宇刘祥欢李子坤任建国贝特瑞新材料集团股份有限公司深圳518106

通过在前驱体和锂源的高温固相反应阶段加入五氧化二钒作为掺杂剂,制备了钒掺杂的富锂锰基正极材料Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_(2)。结果表明,钒掺杂后,材料的电荷转移阻抗明显降低,倍率性能也得到有效的改善;对于0.5%(... 详细信息

通过在前驱体和锂源的高温固相反应阶段加入五氧化二钒作为掺杂剂,制备了钒掺杂的富锂锰基正极材料Li[Li_(0.2)Mn_(0.54)Ni_(0.13)Co_(0.13)]O_(2)。结果表明,钒掺杂后,材料的电荷转移阻抗明显降低,倍率性能也得到有效的改善;对于0.5%(wt,质量分数)钒掺杂的正极材料来说,在0.5C、150次循环后,钒掺杂正极材料的容量保持在164.18mAh/g,容量保持率从原始的58.2%提高至86.3%。这主要归因于钒掺杂后,V—O键较强的键能有效抑制了晶格氧的不可逆脱出,缓解了材料的晶体结构转变,改善了材料的循环稳定性和倍率性能。

关键词：富锂锰基正极材料钒掺杂电荷转移阻抗倍率性能容量保持率

钒掺杂对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)正极材料电化学性能的影响

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钢铁钒钛 2022年第4期43卷 10-15页

作者：郑浩王仕伟孟伟巍攀钢集团研究院有限公司钒钛资源综合利用国家重点实验室四川攀枝花617000

LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)(LNCM)因其高比容量等优点在动力电池领域受到广泛关注。然而,较差的循环性能和严重的安全问题限制了其应用前景。离子掺杂是提高材料电化学性能的有效方法之一。采用溶胶凝胶法,以NH_(4)VO_(3)为钒源,... 详细信息

LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)(LNCM)因其高比容量等优点在动力电池领域受到广泛关注。然而,较差的循环性能和严重的安全问题限制了其应用前景。离子掺杂是提高材料电化学性能的有效方法之一。采用溶胶凝胶法,以NH_(4)VO_(3)为钒源,成功制备了钒掺杂LiNi_(1/3)-xCo_(1/3)Mn_(1/3)VxO_(2)正极材料。结果表明:LiNi_(1/3-0.02)Co_(1/3)Mn_(1/3)V_(0.02)O_(2)(LNCMV)电极材料表现出优秀的储锂性能(0.5 C时,80次循环后,放电比容量为169 mAh/g)。通过V^(5+)替代LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)正极材料中部分Ni^(2+)离子,有效地降低了Li^(+)/Ni^(2+)离子混排,稳定了正极材料的晶体结构,Li^(+)离子的扩散系数得到增加,使Li^(+)脱嵌过程中LNCM-V材料结构变得更加稳定。

关键词：锂离子电池正极材料 LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2) 钒掺杂电化学性能

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钒掺杂镍锰酸锂的制备及储锂性能

电池 2022年第6期52卷 610-614页

作者：李明珠柳伟段志鹏胡茂锋中国海洋大学材料科学与工程学院山东青岛266100

尖晶石镍锰酸锂(LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4),LNMO)因能量密度高和安全性好受到广泛关注,但存在过渡金属溶解导致的结构不稳定等问题。采用固相法,在400℃下保温8 h,再在700℃下保温10 h,合成钒(V)掺杂LiNi_(0.5)Mn_(1.5-1.25x)V_(x)O_(4)(... 详细信息

尖晶石镍锰酸锂(LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4),LNMO)因能量密度高和安全性好受到广泛关注,但存在过渡金属溶解导致的结构不稳定等问题。采用固相法,在400℃下保温8 h,再在700℃下保温10 h,合成钒(V)掺杂LiNi_(0.5)Mn_(1.5-1.25x)V_(x)O_(4)(x=0、0.01、0.03和0.05)材料。利用XRD、SEM、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS),对材料进行结构和形貌分析,发现V取代部分Mn后,Mn^(3+)的数量减少,减轻了过渡金属溶出现象。掺杂一定量的V,可提高材料的结构稳定性及倍率性能,且在高倍率下的循环稳定性较好。在3.5~5.0 V循环,LNMOV-0.03样品(x=0.03)的2 C和10 C比容量分别为138.82 mAh/g和103.49 mAh/g;以2 C循环2000次,容量保持率为89.65%,优于其他样品。

关键词：锂离子电池正极材料镍锰酸锂(LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_(4),LNMO) 钒掺杂高温煅烧电化学性能

钒掺杂三氧化钨薄膜的制备与电致变色性能研究

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钒掺杂三氧化钨薄膜的制备与电致变色性能研究

作者：杨锋重庆理工大学

学位级别：硕士

电致变色材料具有可动态调节光学性能的特点。其中,三氧化钨(WO)一直是人们研究得最多也是相对充分的一种电致变色材料。然而,WO电致变色器件的制造成本较高。本文以构造低成本、高性能的WO电致变色材料为目的,通过掺杂的方式进行改性... 详细信息

电致变色材料具有可动态调节光学性能的特点。其中,三氧化钨(WO)一直是人们研究得最多也是相对充分的一种电致变色材料。然而,WO电致变色器件的制造成本较高。本文以构造低成本、高性能的WO电致变色材料为目的,通过掺杂的方式进行改性和研究,同时探索了相应器件的制备。钒掺杂是一种常见的对WO材料改性的手段,被证明能有效提高材料电导率、增加材料表面电化学活性位点,从而有利于提升材料电化学性能。然而对于三氧化钨薄膜材料,目前所报道的钒掺杂方式一般涉及高温高压过程,操作复杂,不利于大规模制备。为解决该难题,本研究发展了一种制备钒掺杂三氧化钨薄膜的电沉积方法,通过将Na VO和NaWO共混进行电沉积,按照1%、2%、3%、5%钒钨摩尔比进行掺杂,经过高温退火后,简单高效地制备出钒掺杂的WO薄膜。该方法具有简便经济、可重复性高等优点,具有较高实用价值。与未掺杂的WO对比发现,钒掺杂促进了WO的电沉积,单位时间内沉积量更多,有利于减少工业化生产时间。通过该方法制备出钒原子掺杂量可控的一系列钒掺杂氧化钨薄膜,并发现钒钨摩尔比为2%的WO薄膜展现出最佳的电致变色性能。与未掺杂的WO相比,钒钨摩尔比为2%的WO在632.8 nm处的对比度从6.13%提升至16.46%,着色效率由22.3 cmC提升到41 cmC且循环稳定性增加,Li脱出也更容易。通过EDS面扫图得出,钒在WO物相中分布均匀。掺杂后,WO表面结构变得粗糙,晶粒尺寸减小,在30 nm左右,粗糙的结构能够提供大量的反应位点,禁带宽度从3.6 e V减小到3.55 e V。进一步的,我们采用2%最佳钒钨摩尔比,在ITO玻璃、柔性ITO-PET、柔性石墨烯-PET基底上电沉积了V掺杂的WO,并且自制了凝胶态电解质和水系电解质,制备了三种可以实现“蓝色-透明”可逆变色的电致变色器件,器件变色情况良好。我们发现导电性佳的ITO玻璃与ITO-PET沉积效果比柔性石墨烯-PET基底均匀。我们还发现石墨烯基底的V掺杂WO可在Na Cl水溶液中变色且水系电解质不会产生气泡,对于未来WO器件的制备有参考意义。

关键词：电致变色氧化钨钒掺杂电沉积

钒掺杂与异质结协同增强尖晶石铁酸钴/镍的电催化析氧性能研究

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钒掺杂与异质结协同增强尖晶石铁酸钴/镍的电催化析氧性能研究

作者：邓涵鹏西南交通大学

学位级别：硕士

析氧反应(OER)因涉及4电子和多种氧中间体转移的复杂动力学过程而限制了电解水制氢的进展,因此开发低成本、高效的电催化剂十分重要。本论文针对尖晶石纳米铁氧体催化剂中反应活性位点较少和过渡金属阳离子e占有率过高的问题,设计通过钒... 详细信息

析氧反应(OER)因涉及4电子和多种氧中间体转移的复杂动力学过程而限制了电解水制氢的进展,因此开发低成本、高效的电催化剂十分重要。本论文针对尖晶石纳米铁氧体催化剂中反应活性位点较少和过渡金属阳离子e占有率过高的问题,设计通过钒(V)掺杂实现非晶化诱导以提供大量的反应活性位点,并在磷化物异质结的协同作用下增强催化剂导电性和调控电子结构,制备了具有优异OER活性的催化剂。主要研究内容如下:通过简单的水热法将钒均匀掺杂到尖晶石铁酸镍Ni FeO和铁酸钴Co FeO催化剂中。由于钒减弱了尖晶石纳米颗粒结晶能力,因而诱导生成无定形/结晶混合异相结构,同时无定形相含有的大量氧空位能提供丰富反应活性位点。此外,钒掺杂引发了电子结构重排,使电子从钴/镍转移到钒附近,促进了更高的价态钴/镍的生成,优化了氧中间体的吸附强度。通过调控钒掺杂量,实现了对晶体结构和电子结构的调控,并显著提升了析氧活性。改性的钒掺杂铁酸镍催化剂NFO-V显示出20 m A cm电流密度下309 m V的过电位和54 m V dec的塔菲尔斜率,钒掺杂铁酸钴CFO-V显示出20 m A cm下308 m V的过电位和40 m V dec的塔菲尔斜率,都表现出更优于商用氧化钌催化剂的析氧活性及较好的稳定性。虽然钒掺杂诱导非晶化策略增强了催化活性,但由于无定形相导电性较差,仅通过此单一策略无法进一步提升催化活性。因此通过在CFO-V和NFO-V基础上构造金属磷化物异质结改善其导电性。发现当催化剂与次亚磷酸钠比例为1:3,磷化温度为300℃时,制备的异质结催化剂显示出最佳的催化性能。一方面磷化物异质结有助于整体导电性的提升,另一方面无定形/结晶混合异相界面和磷化物异质界面处的活性位点的电子结构得到了两者的协同优化,使得过渡金属阳离子具有更高的价态,最终得到催化活性更高的电催化剂。制备的磷化物异质结铁酸钴催化剂CVFO-P3-300在20m A cm电流密度下显示出286 m V的过电位,43 m V dec的塔菲尔斜率,磷化物异质结铁酸镍催化剂NVFO-P3-300实现了在20 m A cm电流密度下277 m V的过电位,45m V dec的塔菲尔斜率,同时都表现出在碱性介质中的优异的稳定性和耐久性。

关键词：电催化析氧反应尖晶石氧化物钒掺杂无定形/结晶异相异质结

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TA2钛板掺杂钒离子渗碳层的耐腐蚀性能

金属热处理 2023年第3期48卷 230-235页

作者：孙威威剌玲敏张静梁凤啸秦林太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024

为提高钛基双极板的耐腐蚀性能和导电性,在TA2纯钛的表面进行双辉离子渗碳,另外为降低渗碳温度,在渗碳过程中掺杂钒。使用扫描电镜和能谱分析、X射线衍射对改性层的组织结构、化学成分、物相组成进行研究,并测得改性层的界面接触电阻率... 详细信息

为提高钛基双极板的耐腐蚀性能和导电性,在TA2纯钛的表面进行双辉离子渗碳,另外为降低渗碳温度,在渗碳过程中掺杂钒。使用扫描电镜和能谱分析、X射线衍射对改性层的组织结构、化学成分、物相组成进行研究,并测得改性层的界面接触电阻率、耐腐蚀性能。结果表明,在优化的制备工艺参数下,在TA2表面生成结构致密的TiC改性层、钒掺杂渗碳改性层。当压实力为140 N/cm^(2)时,730℃下制备的钒掺杂渗碳改性层、850℃下制备的TiC改性层、TA2基体的界面接触电阻率分别是1.17、3.66、14.71 mΩ/cm^(2)。在模拟双极板的工作环境中,测得730℃下制备的钒掺杂渗碳改性层、850℃下制备的TiC改性层的自腐蚀电流密度分别是5.238、7.563μA/cm^(2),均比TA2基体的腐蚀电流密度低1个数量级。在离子渗碳的过程中掺杂钒可以有效降低渗碳的工艺温度,并且提高TA2基体的导电性和耐腐蚀性能。

关键词： TA2钛双极板钒掺杂 TiC改性层耐腐蚀性能导电性

钒掺杂纳米TiO_2薄膜的结构和光吸收性能

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无机材料学报 2009年第1期24卷 34-38页

作者：张晓勇晁明举梁二军胡帆袁斌郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室郑州450052

采用磁控溅射法制备了不同V含量的纳米TiO2薄膜,利用SEM、XRD、Ram an光谱和UV-vis吸收光谱对V掺杂TiO2薄膜的表面形貌、结晶特性、晶格应力和光吸收性能进行了分析.结果表明,V掺杂可促进TiO2薄膜晶粒的定向生长,得到尺寸分布较均匀的... 详细信息

采用磁控溅射法制备了不同V含量的纳米TiO2薄膜,利用SEM、XRD、Ram an光谱和UV-vis吸收光谱对V掺杂TiO2薄膜的表面形貌、结晶特性、晶格应力和光吸收性能进行了分析.结果表明,V掺杂可促进TiO2薄膜晶粒的定向生长,得到尺寸分布较均匀的哑铃状晶粒,且可抑制薄膜的晶格膨胀和金红石型晶粒的生成.V掺杂TiO2薄膜处于压应力状态,且应力随V含量增加而增大.V掺杂使导带底向带隙延伸,TiO2薄膜光学带隙变窄,光响应范围从紫外区红移到可见光区域,提高了薄膜对可见光的吸收率.

关键词：二氧化钛薄膜钒掺杂微观结构光吸收性能

钒掺杂镁基微弧氧化膜的制备及电化学与光学性能

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稀有金属材料与工程 2013年第10期42卷 2083-2087页

作者：李均明张骞文蔡辉王爱娟刘林涛西安理工大学陕西西安710048 西安科技大学陕西西安710054

采用向溶液添加少量偏钒酸铵的方法在镁基表面制备出了钒掺杂微弧氧化膜,有效调控了膜层的电化学与光学性能。结果表明:膜层中钒的掺杂量约为8.5 at%,部分钒元素形成了V2O3。钒掺杂后膜层的孔隙结构发生变化,厚度与硬度基本保持稳定。... 详细信息

采用向溶液添加少量偏钒酸铵的方法在镁基表面制备出了钒掺杂微弧氧化膜,有效调控了膜层的电化学与光学性能。结果表明:膜层中钒的掺杂量约为8.5 at%,部分钒元素形成了V2O3。钒掺杂后膜层的孔隙结构发生变化,厚度与硬度基本保持稳定。极化曲线测试表明,钒掺杂膜层的腐蚀电位显著正移,腐蚀电流明显降低,分别由掺杂前的–1.208 V和0.825×10-3A/cm2变为掺杂后的–0.037 V和0.3837×10-4A/cm2。UV-Vis反射光谱分析发现,钒掺杂后膜层的反射率大幅度降低,且在可见光区此现象尤为显著。

关键词：微弧氧化镁合金钒掺杂极化曲线反射光谱