随着现代经济的迅猛发展，煤、石油和天然气等不可再生资源的大量消耗，导致环境污染也日益严重。能源短缺和环境污染已成为 21世纪人类面临的也急需解决的重大问题。因此，新能源和可再生能源的开发逐渐成为当今研究的热点。锂离子电池以储能密度高、无记忆效应、循环寿命长、环境污染小等优点，己成为当今世界关注和发展的热点[1]，目前已被广泛应用于日常生活中，比如手机、笔记本电脑和摄像机等数码产品，还作为纯电动汽车（EV）和混合动力汽车（HEV）的动力源[2-3]。锂离子电池的基本结构都包括电极、电解液、隔膜和外壳四个部分。电池工作原理主要依靠 Li+在正、负两极之间循环嵌入－脱出来实现充放电过程。作为锂离子电池材料体系中组成部分之一，负极材料的重要性是不言而喻的。理想的负极材料应具有如下条件：氧化还原电位低，充放电可逆性和循环性好，较高的比容量，与电解液兼容性好，原材料丰富，绿色安全，对环境无污染等条件[4]。

然而，现有的锂离子电池负极材料无法同时满足以上条件，自从 1991年锂离子电池商业化以来，锂离子电池负极材料以石墨为主导。由于其嵌锂电位趋近于0 V（vs. Li+/Li），电池在大电流充电时，在负极表面不均匀沉积，容易产生锂枝晶，刺穿隔膜会引起短路，导致电池局部温度升高，严重时会引起爆炸。这严重影响了锂离子电池的应用[5]。因此，研发出新型的负极材料成为新能源材料研究领域的一个热点。近些年来，Li3VO4成为一种很有潜力的嵌入型锂离子电池负极材料[6-7]。由于 Li3VO4的工作电位在 0.5～1.0 V（vs. Li+/Li），相对安全的嵌锂电位，高于锂的析出电位可以避免锂枝晶的形成；同时该电压低于Li4Ti5O12, 有利于提高全电池的输出电压。此外，Li3VO4在3～0.2 V的电压范围内能够嵌入两个Li+，理论比容量为394 mAh/g，接近碳材料[8]，高于Li4Ti5O12的比容量。但是，Li3VO4的电子电导率较低[9]，导致差的电化学性能，比如充放电过程中首圈库伦效率低，极化大，导致电池循环性能差，限制了其进一步的应用前景。

地面自动观测站测量的气象要素主要有风向、风速、温度、湿度、气压、雨量、总辐射、净辐射、蒸发。可完成风向、风速、温度、湿度、地温、雨雪量、总辐射、净辐射、气压的实时测量，空气的水蒸气压和露点温度则由相对湿度和温度计算获得，利用实测数据计算出气象要素平均量、阶段时间内的极值等。

近几年来，为了提高 Li3VO4导电性能，对其进行包覆或者复合是很有效的方法，研究者通过添加天然石墨、石墨烯和碳纳米管等具有良好导电性的物质来对其进行改性[10]，提高其导电性，从而提高其储锂性能。本文以有机物聚乙二醇作为碳源，选用溶胶凝胶法合成了Li3VO4/C复合材料和纯相Li3VO4材料。采用XRD、SEM、TG对其进行了结构及形貌的表征，并在真空手套箱中组装成扣式电池，用循环伏安法（C-V）及充放电测试探究了该材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。

居家养老健康工作虽然取得一定成效,但还存在许多困难和问题亟待解决。北京市人大常委会主任李伟表示,做好养老服务是重大的民生课题,党中央高度重视,北京市人大常委会将坚持不懈,持续推动。

1 实验

1.1 试剂

偏钒酸铵（NH4VO3，AR）、乙二醇（EG，AR）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP，AR）、碳酸锂（Li2CO3，AR）、聚乙二醇（PEG，AR）、聚偏氟乙烯（PVDF，AR）、乙炔黑（AR）、N,N-二甲基吡咯烷酮（NMP，99.9%）、铜箔、玻璃纤维隔膜、金属锂片、1 mol/L LiPF6 / EC+DMC+DEC（体积比为 1∶1∶1）电解液。

1.2 Li3VO4/C 材料的制备

取2 mmol的偏钒酸铵溶于适量乙二醇与去离子水中（乙二醇与去离子水体积比为4∶1），磁力搅拌至完全溶解，得到淡黄色透明溶液，继续加入0.1g PVP，磁力搅拌2 h，接着将混合溶液转移至反应釜中，180℃下水热反应12 h。冷却至室温后进行过滤、干燥，然后将样品置于马弗炉中400℃下煅烧3 h，冷却至室温，产物为V2O5。

[2] Wang G, Wang X, Yi L, et al. Preparation and performance of 0.5 Li2MnO3·0.5 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 with a fusiform porous micro-nano structure[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2016, 4(41): 15929-15939.

公路工程是我国社会基础设施建设的重要组成部分，直接关系着我国社会经济的发展。为了充分满足现阶段交通运输行业对公路质量的要求，应加强对施工技术的控制管理，为公路工程施工活动的高效开展奠定基础。在具体的施工过程中，应在保障施工进度的基础上，针对施工中存在的各类隐患积极采取相应的处理措施。

表15和16给出了LAS及本文方法的迭代过程及设计点处可靠度值。表17给出了本文方法迭代点处的局部采样半径值。可以看出，相较于LAS方法，本文方法每次迭代所需的样本点更少，最终求解也更为准确。

1.3 材料的表征

以上制备好的 Li3VO4/C为电池负极材料的活性物质、乙炔黑为导电剂、聚偏氟乙烯为粘结剂，按质量比8∶1∶1混合，充分研磨，再加入适量有机溶剂NMP，在磁力搅拌器中搅拌 5 h，均匀涂覆在铜箔上。在80℃干燥12 h后，在冲片机下裁切成直径为10 mm的圆片，在120℃下真空干燥12 h。以金属锂片为对电极，玻璃纤维膜为隔膜，1 mol/L LiPF6 / EC+DMC+DEC（体积比为 1∶1∶1）为电解液，在氩气保护的手套箱中组装CR2016型电池。电池组装完毕，静置12 h，使用电化学工作站（CHI760E，上海辰华仪器有限公司）进行循环伏安（CV）测试，扫描电位为 0.2～3.0 V，扫描速度为 0.l mV/s；使用充放电测试仪（CT2001A）进行充放电测试，电压为0.2～3.0 V。

1.4 电池的组装及电化学性能测试

将所得产物烘干，使用XRD（SmartLab）对其进行结构分析，使用铜靶Kα光源，管电压为40 kV，管电流为40 mA，使用 X-射线衍射卡（JCPDS）进行定性分析；使用电子扫描显微镜（PhenomProx desktop SEM）材料的形貌进行表征；使用热重－差示扫描量热分析TG-DSC（NETZSCH STA449F3 Germany）热重分析仪对材料进行分析，测量样品中碳的含量。

壁桌后是壁板，将前厅与厨房隔开。壁板上必然是要挂着中堂画的，“松鹤延年图”，或“牡丹富贵图”，两边是红纸写的对联，过年时贴上去的。

2 结果与讨论

2.1 样品的XRD分析

用XRD对合成的材料进行物相表征，结果如图1所示。从图1a可看出，样品的特征峰都与PDF卡片中V2O5的标准图谱（JPDS: 41-1426）一致[11]，材料的衍射峰尖锐且对称，没有出现杂峰，具有良好的结晶性。表明成功合成出了高纯度正交晶系的V2O5。从图1b可看出，纯相的Li3VO4和Li3VO4/C复合材料所有的衍射峰对应于正交晶系的Li3VO4，都与Li3VO4的标准图谱（JPDS: 39-0378）相符合，无明显的杂质峰，显示出Li3VO4具有很好的结晶度，晶胞参数a＝0.631 9 nm、b＝0.544 8 nm、c＝0.494 0 nm。同时也说明了合适的煅烧温度可以促进材料晶形的生长，PEG的加入对Li3VO4的结构并没有产生影响。

  

图1 V2O5（a）、Li3VO4和Li3VO4/C（b）的XRD图谱

2.2 样品的SEM分析

[5] Arun P, Vaishali P, Dong W S, Issue and challenges facing rechargeable thin film lithium batteries[J]. Mater Reseatch Bulletin,2008, 43: 1913

  

图2 Li3VO4/C的SEM图

2.3 样品的TG分析

热分析技术是在温度控制下分析材料的某种物理性质或者化学性质随温度变化的一种重要的方法。为了探究合成的Li3VO4/C材料中碳的含量，采用热重－差示扫描量热分析（TG-DSC）对样品进行热分析，测量温度范围为 50～800℃，升温速率为10℃/min，在空气气氛中。热分析结果如图3所示，表明合成的Li3VO4/C材料含碳量为15.5%。

  

图3 Li3VO4/C的热重图

2.4 电化学性能测试

两种焊接工艺焊缝的金相组织如图7a所示，其中间部分是针状铁素体，周围是晶界铁素体。自动焊焊缝中的组织比手工焊分布更加均匀，晶粒更加细小。

研究发现，循环伏安曲线（CV）中的还原峰和氧化峰分别是锂离子的嵌入和脱出造成的。在0.2～3 V的电压区间内，以0.2 mV/s的扫描速率对以Li3VO4/C为活性物质组装的半电池进行循环伏安扫描。图4a对应的是其前三圈的循环伏安曲线。前三圈都有两个还原峰，但是第一圈的还原峰跟第二圈和第三圈的还原峰相比有很大区别，这是由于首圈副反应和SEI 膜形成造成的。第二圈和第三圈的曲线比较相似，说明经过首次充放电之后，Li3VO4/C在充放电过程中逐渐稳定。从第二圈的曲线可看出，两个还原峰分别位于0.52 V、0.9 V，对应着 Li+离子嵌入到活性材料中的过程；氧化峰位于1.3 V，对应着 Li+离子从活性材料中的脱嵌出来的过程。对应的反应方程式如（1）所示。

 

图4b为Li3VO4和Li3VO4/C材料作为负极材料在1.25 C下首圈的充放电曲线对比图，电压范围为0.2～3 V。Li3VO4第一圈放电比容量为28.7/69.5 m Ah/g，首次库伦效率为41%；Li3VO4/C第一圈放电比容量为199.6/218.5 mAh/g，首次库伦效率为91%，对比可以得出经过碳包覆后，Li3VO4首次库伦效率得到显著提高，容量也得到显著提升。从图4c可看出，此材料经过150次充放电循环后，其比容量仍高于175 mAh/g，且其库伦效率一直维持在99%以上，体现了其良好的循环可逆性。Li3VO4/C的倍率性能如图4d所示，在在充放电倍率分别为0.5、1、2、5、10 C时，其充电比容量分别为228.7、202、180.5、149.9、116.6 mAh/g。当充放电倍率从10 C大倍率恢复到0.5 C小倍率时，其充电容量仍然能上升到213 mAh/g，说明Li3VO4/C具有优异的倍率性能，碳包覆能够提高 Li3VO4的导电性，有效提高锂离子的扩散速度，提高材料的充放电性能。

  

图4 Li3VO4/C的循环伏安曲线（a）、Li3VO4和Li3VO4/C在1.25 C下（1 C＝400 mAh/g）首圈充放电曲线（b）、1.25 C电流密度下的循环性能图（c）和倍率性能图（d）

3 结论

本文采用溶胶凝胶法成功合成出了目标产物Li3VO4/C，作为锂离子电池负极材料。在1.25 C下，经过150次充放电循环后，其比容量仍高于175 mAh/g；10 C大倍率下，充电比容量仍能达到116.6 mAh/g。实验结果表明该 Li3VO4/C材料作为锂离子电池负极材料，具有良好的循环性能和倍率性能。对后续的研究有一定的借鉴意义。

参考文献：

第五，自然计算是非终止的。也就是说，自然计算系统与其环境持续相互作用，并且只有当系统(例如，生物体、群体)停止存在时，该相互作用才终止。

[1]莫俊, 黄杰, 袁新海, 等. NaV3O8作为锂离子电池正极材料的制备及应用[J]. 广州化学, 2017, 42(2): 43-47.

分别取摩尔比为1∶3的V2O5和Li2CO3，溶于适量去离子水中，磁力搅拌至完全溶解，继续加入0.5 mL PEG，继续磁力搅拌2 h，形成溶胶，转入60℃烘箱中静置12 h后，得到凝胶。前驱体在管式炉氩气条件下经550℃煅烧2 h，冷却至室温，产物为Li3VO4/C。不加PEG，同样的方法合成了纯相的Li3VO4材料。

郭村离黟县的宏村很近。从郭村流出去的水，不消一刻钟，就与黟县宏村流过来的河水相接。山水无隔，这是走在郭村的石板路上，随时可与徽州风物迎面相见的原因吧。

[3] Xie J, Sendek A D, Cubuk E D, et al. Atomic layer deposition of stable LiAlF4 lithium ion conductive interfacial layer for stable cathode cycling[J]. ACS nano, 2017, 11(7): 7019-7027.

[4]翟海蝶. 锂离子电池材料Li3VO4/rGO和LiMnPO4/C的合成及电化学性能研究[D]. 华中师范大学, 2015.

图2 分别为材料Li3VO4/C不同放大倍率下的SEM图，从图中可以看出合成的材料颗粒为球形的形貌，表面光滑，颗粒分布相对比较均匀，晶粒生长较为完整。表明用sol-gel法制备出的微米级Li3VO4/C球形颗粒，颗粒间没有明显的团聚现象。这是因为PEG是一种链状分子，PEG较容易地吸附于胶粒表面形成一层高分子保护膜，使得胶体粒子被PEG长链分子包裹着，在惰性气氛下烧结过程中PEG分解成碳沉积在 Li3VO4表面可以有效地阻止粒子的团聚长大[13]。Li3VO4表面包覆碳有利于提高其导电性，会加快锂离子扩散速率，从而提高其电化学性能。

[6] Li H, Liu X, Zhai T, et al. Li3VO4: A promising insertion anode material for lithium-ion batteries[J]. Advanced Energy Materials, 2013, 3(4): 428-432.

[7] Shi Y, Wang J Z, Chou S L, et al. Hollow structured Li3VO4 wrapped with graphene nanosheets in situ prepared by a one-pot template-free method as an anode for lithium-ion batteries[J]. Nano Letters, 2013, 13(10): 4715-4720.

[8]陈良. 钒系氧化物微纳结构的制备及其电化学性能研究[D]. 山东大学, 2015.

[9] Yang Y, Li J, He X, et al. A facile spray drying route for mesoporous Li3VO4/C hollow spheres as an anode for long life lithium ion batteries[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2016, 4(19): 7165-7168.

[10] Liao C, Zhang Q, Zhai T, et al. Development and perspective of the insertion anode Li3VO4 for lithium-ion batteries[J]. Energy Storage Materials, 2016.

[11] Yue Q, Jiang H, Hu Y, et al. Mesoporous single-crystalline V2O5 nanorods assembled into hollow microspheres as cathode materials for high-rate and long-life lithium-ion batteries[J]. Chemical Communications, 2014, 50(87): 13362-13365.

[12] Zhao D, Cao M. Constructing highly graphitized carbon-wrapped Li3VO4 nanoparticles with hierarchically porous structure as a long life and high capacity anode for lithium-ion batteries[J]. ACS applied materials & interfaces, 2015, 7(45):25084-25093.

[13]邱彩霞. 溶胶凝胶法制备Li4Ti5O12/C负极材料及电化学性能[J]. 电源技术, 2017, 41(03): 353-356.

[14] Zhang C, Song H, Liu C, et al. Fast and reversible Li ion insertion in carbon-encapsulated Li3VO4 as anode for lithium-ion battery[J]. Advanced Functional Materials, 2015, 25(23): 3497-3504.