多元醇法合成具有不同长径比的棒状LiFePO4/C材料

胡有坤 任建新 魏巧玲 郭孝东 唐艳 钟本和 刘恒

引用本文: 胡有坤, 任建新, 魏巧玲, 郭孝东, 唐艳, 钟本和, 刘恒. 多元醇法合成具有不同长径比的棒状LiFePO4/C材料[J]. 物理化学学报, 2014, 30(1): 75-82. doi: 10.3866/PKU.WHXB201311261 shu
Citation:  HU You-Kun, REN Jian-Xin, WEI Qiao-Ling, GUO Xiao-Dong, TANG Yan, ZHONG Ben-He, LIU Heng. Synthesis of Rod-Like LiFePO4/C Materials with Different Aspect Ratios by Polyol Process[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(1): 75-82. doi: 10.3866/PKU.WHXB201311261 shu

多元醇法合成具有不同长径比的棒状LiFePO4/C材料

  • 基金项目:

    四川大学青年基金(2011SCU11081) (2011SCU11081)

    教育部高校博士学科点科研基金(20120181120103)资助项目 (20120181120103)

摘要:

以三价铁盐为铁源,采用多元醇还原法在低温下制备出了具有不同长径比的棒状LiFePO4材料. 通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、循环伏安(CV)、交流阻抗谱(EIS)和恒电流充放电测试等手段分析了不同回流反应时间下制备出的前驱体和最终的LiFePO4/C 样品. 结果表明:回流反应时间对LiFePO4的形貌和特性有明显的影响. 通过把回流反应时间从4 h延长至16 h,材料的形貌由不规则的短棒状颗粒变为规则的长棒状颗粒,且棒的直径明显变小. 当回流反应时间为10 h 时,样品复合了多种形貌,有利于电子的传输,在低倍率下具有优秀的性能,0.1C放电比容量为163 mAh·g-1;当回流反应时间为16 h 时,样品具有最大的长径比,有利于锂离子的扩散,在高倍率下具有良好的性能,1C、3C、5C、10C、20C倍率下放电比容量分别为135、125、118、110、98 mAh·g-1,循环性能良好,几乎无衰减.

English

    1. [1]

      (1) Andersson, A. S.; Thomas, J. O. J. Power Sources 2001, 97, 498.

      (1) Andersson, A. S.; Thomas, J. O. J. Power Sources 2001, 97, 498.

    2. [2]

      (2) Whittingham, M. S.; Savinell, R. F.; Zawodzinski, T. Chem. Rev.2004, 104, 4243. doi: 10.1021/cr020705e(2) Whittingham, M. S.; Savinell, R. F.; Zawodzinski, T. Chem. Rev.2004, 104, 4243. doi: 10.1021/cr020705e

    3. [3]

      (3) Padhi, A. K.; Nanjundaswamy, K. S.; odenough, J. B.J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 1188. doi: 10.1149/1.1837571(3) Padhi, A. K.; Nanjundaswamy, K. S.; odenough, J. B.J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 1188. doi: 10.1149/1.1837571

    4. [4]

      (4) Yang, M. R.; Ke,W. H.;Wu, S. H. J. Power Sources 2007, 165,646. doi: 10.1016/j.jpowsour.2006.10.054(4) Yang, M. R.; Ke,W. H.;Wu, S. H. J. Power Sources 2007, 165,646. doi: 10.1016/j.jpowsour.2006.10.054

    5. [5]

      (5) Cheng, Y.;Wang, G.; Yan, M. M.; Jiang, Z. Y. J. Solid State Electrochem. 2007, 11, 310.(5) Cheng, Y.;Wang, G.; Yan, M. M.; Jiang, Z. Y. J. Solid State Electrochem. 2007, 11, 310.

    6. [6]

      (6) Ferrari, S.; Lavall, R. L.; Capsoni, D.; Quartarone, E.; Magistris,A.; Mustarelli, P.; Canton, P. J. Phys. Chem. C 2010, 114,12598. doi: 10.1021/jp1025834(6) Ferrari, S.; Lavall, R. L.; Capsoni, D.; Quartarone, E.; Magistris,A.; Mustarelli, P.; Canton, P. J. Phys. Chem. C 2010, 114,12598. doi: 10.1021/jp1025834

    7. [7]

      (7) Delacourt, C.; Poizot, P.; Levasseur, S.; Masquelier, C. Electrochem. Solid-State Lett. 2006, 9, A352.(7) Delacourt, C.; Poizot, P.; Levasseur, S.; Masquelier, C. Electrochem. Solid-State Lett. 2006, 9, A352.

    8. [8]

      (8) Konarova, M.; Taniguchi, L. J. Power Sources 2010, 195,3661. doi: 10.1016/j.jpowsour.2009.11.147(8) Konarova, M.; Taniguchi, L. J. Power Sources 2010, 195,3661. doi: 10.1016/j.jpowsour.2009.11.147

    9. [9]

      (9) Yang, S. T.; Zhao, N. H.; Dong, H. Y.; Yang, J. X.; Hue, H. Y.Electrochim. Acta 2005, 51, 166. doi: 10.1016/j.electacta.2005.04.013(9) Yang, S. T.; Zhao, N. H.; Dong, H. Y.; Yang, J. X.; Hue, H. Y.Electrochim. Acta 2005, 51, 166. doi: 10.1016/j.electacta.2005.04.013

    10. [10]

      (10) Jinsub, L.; Mathew, V.; Kangkun, K.; Jieh, M.; Jaekook, K.J. Electrochem. Soc. 2011, 158, A736.(10) Jinsub, L.; Mathew, V.; Kangkun, K.; Jieh, M.; Jaekook, K.J. Electrochem. Soc. 2011, 158, A736.

    11. [11]

      (11) Kim, D.; Lim, J.; Choi, E.; Gim, J.; Mathew, V.; Paik, Y.; Jung,H.; Lee,W.; Ahn, D.; Paek, S.; Kim, J. Surf. Rev. Lett. 2010, 17,111. doi: 10.1142/S0218625X10014053(11) Kim, D.; Lim, J.; Choi, E.; Gim, J.; Mathew, V.; Paik, Y.; Jung,H.; Lee,W.; Ahn, D.; Paek, S.; Kim, J. Surf. Rev. Lett. 2010, 17,111. doi: 10.1142/S0218625X10014053

    12. [12]

      (12) Deng, H. G.; Jin, S. L.; Zhan, L.; Qiao,W. M.; Ling, L. C.Electrochim. Acta 2012, 78, 633. doi: 10.1016/j.electacta.2012.06.059(12) Deng, H. G.; Jin, S. L.; Zhan, L.; Qiao,W. M.; Ling, L. C.Electrochim. Acta 2012, 78, 633. doi: 10.1016/j.electacta.2012.06.059

    13. [13]

      (13) Zheng, J. C.; Li, X. H.;Wang, Z. X.; Guo, H. J.; Zhou, S. Y.J. Power Sources 2008, 184, 574. doi: 10.1016/j.jpowsour.2008.01.016(13) Zheng, J. C.; Li, X. H.;Wang, Z. X.; Guo, H. J.; Zhou, S. Y.J. Power Sources 2008, 184, 574. doi: 10.1016/j.jpowsour.2008.01.016

    14. [14]

      (14) Cao, Y. B.; Duan, J. G.; Jiang, F.; Hu, G. R.; Peng, Z. D.; Du, K.Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (5), 1183. [曹雁冰, 段建国,姜峰, 胡国荣, 彭忠东, 杜柯. 物理化学学报, 2012, 28 (5),1183.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201202221(14) Cao, Y. B.; Duan, J. G.; Jiang, F.; Hu, G. R.; Peng, Z. D.; Du, K.Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28 (5), 1183. [曹雁冰, 段建国,姜峰, 胡国荣, 彭忠东, 杜柯. 物理化学学报, 2012, 28 (5),1183.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201202221

    15. [15]

      (15) Franger, S.; Le, C. F.; Bourbon, C.; Rouault, H. J. Power Sources 2003, 119, 252.(15) Franger, S.; Le, C. F.; Bourbon, C.; Rouault, H. J. Power Sources 2003, 119, 252.

    16. [16]

      (16) Arnold, G.; Garche, J.; Hemmer, R.; Strobele, S.; Vogler, C.;Wohlfahrt-Mehrens, A. J. Power Sources 2003, 119, 247.(16) Arnold, G.; Garche, J.; Hemmer, R.; Strobele, S.; Vogler, C.;Wohlfahrt-Mehrens, A. J. Power Sources 2003, 119, 247.

    17. [17]

      (17) Yamada, A.; Chung, S. C.; Hinokuma, K. J. Electrochem. Soc.2001, 148, A224.(17) Yamada, A.; Chung, S. C.; Hinokuma, K. J. Electrochem. Soc.2001, 148, A224.

    18. [18]

      (18) Yang, S. F.; Zavalij, P. Y.; Whittingham, M. S. Electrochem. Commun. 2001, 3, 505. doi: 10.1016/S1388-2481(01)00200-4(18) Yang, S. F.; Zavalij, P. Y.; Whittingham, M. S. Electrochem. Commun. 2001, 3, 505. doi: 10.1016/S1388-2481(01)00200-4

    19. [19]

      (19) Dokko, K.; Koizumi, S.; Nakano, H.; Kanamura, K. J. Chem. Mater. 2007, 17, 45. doi: 10.1039/b613457m(19) Dokko, K.; Koizumi, S.; Nakano, H.; Kanamura, K. J. Chem. Mater. 2007, 17, 45. doi: 10.1039/b613457m

    20. [20]

      (20) Zhao, H. C.; Song, Y.; Guo, X. D.; Zhong, B. H.; Dong, J.; Liu,H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27 (10), 2347. [赵浩川,宋杨, 郭孝东, 钟本和, 董静, 刘恒. 物理化学学报,2011, 27 (10), 2347.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110905(20) Zhao, H. C.; Song, Y.; Guo, X. D.; Zhong, B. H.; Dong, J.; Liu,H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27 (10), 2347. [赵浩川,宋杨, 郭孝东, 钟本和, 董静, 刘恒. 物理化学学报,2011, 27 (10), 2347.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110905

    21. [21]

      (21) Murugan, A. V.; Muraliganth, T.; Manthiram, A. Electrochem. Commun. 2008, 10, 903. doi: 10.1016/j.elecom.2008.04.004(21) Murugan, A. V.; Muraliganth, T.; Manthiram, A. Electrochem. Commun. 2008, 10, 903. doi: 10.1016/j.elecom.2008.04.004

    22. [22]

      (22) ng, H. X.; Yu, Y.; Li, T.; Mei, T.; Xing, Z.; Zhu, Y. C.; Qian,Y. T.; Shen, X. Y. Mater. Lett. 2012, 66, 374. doi: 10.1016/j.matlet.2011.08.093(22) ng, H. X.; Yu, Y.; Li, T.; Mei, T.; Xing, Z.; Zhu, Y. C.; Qian,Y. T.; Shen, X. Y. Mater. Lett. 2012, 66, 374. doi: 10.1016/j.matlet.2011.08.093

    23. [23]

      (23) Kim, J. K.; Choi, J.W.; Chauhan, G. S.; Ahn, J. H.; Hwang, G.C.; Choi, J. B.; Ahn, H. J. Electrochim. Acta 2008, 53, 28.(23) Kim, J. K.; Choi, J.W.; Chauhan, G. S.; Ahn, J. H.; Hwang, G.C.; Choi, J. B.; Ahn, H. J. Electrochim. Acta 2008, 53, 28.

    24. [24]

      (24) Sun, C.W.; Rajasekhara, S.; odenough, J. B.; Zhou, F. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2132. doi: 10.1021/ja1110464(24) Sun, C.W.; Rajasekhara, S.; odenough, J. B.; Zhou, F. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2132. doi: 10.1021/ja1110464

    25. [25]

      (25) Wen, J. J. Study on the Lquid Phase Synthesis of Lithium IronPhosphate for Cathode Materials. MS Dissertation, SichuanUniversity, Chengdu, 2012. [文嘉杰. 液相法合成磷酸铁锂正极材料的研究[D]. 成都: 四川大学, 2012.](25) Wen, J. J. Study on the Lquid Phase Synthesis of Lithium IronPhosphate for Cathode Materials. MS Dissertation, SichuanUniversity, Chengdu, 2012. [文嘉杰. 液相法合成磷酸铁锂正极材料的研究[D]. 成都: 四川大学, 2012.]

    26. [26]

      (26) Wang, Y. G.;Wang, Y. R.; Hosono, E. J.;Wang, K. X.; Zhou, H.S. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 7461. doi: 10.1002/anie.v47:39(26) Wang, Y. G.;Wang, Y. R.; Hosono, E. J.;Wang, K. X.; Zhou, H.S. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 7461. doi: 10.1002/anie.v47:39

    27. [27]

      (27) Lin, Y. B.; Lin, Y.; Zhou, T.; Zhou, T.; Zhao, G. Y.; Huang, Y.D.; Huang, Z. G. J. Power Sources 2013, 226, 20. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.10.074(27) Lin, Y. B.; Lin, Y.; Zhou, T.; Zhou, T.; Zhao, G. Y.; Huang, Y.D.; Huang, Z. G. J. Power Sources 2013, 226, 20. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.10.074

    28. [28]

      (28) Dimesso, L.; Spanheimer, C.; Jacke, S.; Jaegermann,W.J. Power Sources 2011, 196, 6729. doi: 10.1016/j.jpowsour.2010.11.015(28) Dimesso, L.; Spanheimer, C.; Jacke, S.; Jaegermann,W.J. Power Sources 2011, 196, 6729. doi: 10.1016/j.jpowsour.2010.11.015

    29. [29]

      (29) Barsoukov, E.; Kim, J. H.; Yoon, C. O.; Lee, H. J. Electrochem. Soc. 1998, 145, 2711. doi: 10.1149/1.1838703

      (29) Barsoukov, E.; Kim, J. H.; Yoon, C. O.; Lee, H. J. Electrochem. Soc. 1998, 145, 2711. doi: 10.1149/1.1838703

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  714
  • 文章访问数:  1362
  • HTML全文浏览量:  57
文章相关
  • 发布日期:  2014-01-01
  • 收稿日期:  2013-08-11
  • 网络出版日期:  2013-11-26
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章