Ag/C包覆对Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2电化学性能的影响

薛庆瑞 李建玲 徐国峰 侯朋飞 晏刚 代宇 王新东 高飞

引用本文: 薛庆瑞, 李建玲, 徐国峰, 侯朋飞, 晏刚, 代宇, 王新东, 高飞. Ag/C包覆对Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2电化学性能的影响[J]. 物理化学学报, 2014, 30(9): 1667-1673. doi: 10.3866/PKU.WHXB201406251 shu
Citation:  XUE Qing-Rui, LI Jian-Ling, XU Guo-Feng, HOU Peng-Fei, YAN Gang, DAI Yu, WANG Xin-Dong, GAO Fei. Effects of Surface Modification with Ag/C on Electrochemical Properties of Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(9): 1667-1673. doi: 10.3866/PKU.WHXB201406251 shu

Ag/C包覆对Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2电化学性能的影响

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51172023,51372021) 

    国家高技术研究发展计划项目(863)(2012AA110302) 

    国家电网公司基础性前瞻性科技项目(DG71-13-009)资助 

摘要:

运用共沉淀和元素化学沉积相结合的方法,制备出了具有Ag/C 包覆层的层状富锂固溶体材料Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2. 通过X 射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、恒流充放电、循环伏安(CV),电化学阻抗谱(EIS)和X 射线能量散射谱(EDS)方法,研究了Ag/C 包覆层对Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2电化学性能的影响. 结果表明,Ag/C 包覆层的厚度约为25 nm,Ag/C 包覆在保持了固溶体材料α-NaFeO2 六方层状晶体结构的前提下,显著地改善了Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2 的电化学性能. 在2.0-4.8 V(vs Li/Li+)的电压范围内,首次放电(0.05C)容量由242.6 mAh·g-1提高到272.4 mAh·g-1,库仑效率由67.6%升高到77.4%;在0.2C倍率下,30 次循环后,Ag/C 包覆的电极材料容量为222.6 mAh·g-1,比未包覆电极材料的容量高出14.45%;包覆后的电极材料在1C下的容量仍为0.05C下的81.3%. 循环伏安及电化学交流阻抗谱研究表明,Ag/C包覆层抑制了材料在充放电过程中氧的损失,有效降低了Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2颗粒的界面膜电阻与电化学反应电阻.

English

    1. [1]

      (1) Yang, X.; Ni, J. F.; Huang, Y. Y.; Chen, J. T.; Zhou, H. H.; Zhang, X. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2006, 22 (2), 183. [杨箫, 倪江锋, 黄友元, 陈继涛, 周恒辉, 张新祥. 物理化学学报, 2006, 22 (2), 183.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20060211

      (1) Yang, X.; Ni, J. F.; Huang, Y. Y.; Chen, J. T.; Zhou, H. H.; Zhang, X. X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2006, 22 (2), 183. [杨箫, 倪江锋, 黄友元, 陈继涛, 周恒辉, 张新祥. 物理化学学报, 2006, 22 (2), 183.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20060211

    2. [2]

      (2) Qiu, X. Y.; Zhuang, Q. C.;Wang, H. M.; Cui, Y. L.; Fang, L.; Sun, S. G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26 (6), 1499. [邱祥云, 庄全超, 王红明, 崔永丽, 方亮, 孙世刚. 物理化学学报, 2010, 26 (6), 1499.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100608(2) Qiu, X. Y.; Zhuang, Q. C.;Wang, H. M.; Cui, Y. L.; Fang, L.; Sun, S. G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26 (6), 1499. [邱祥云, 庄全超, 王红明, 崔永丽, 方亮, 孙世刚. 物理化学学报, 2010, 26 (6), 1499.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100608

    3. [3]

      (3) Chen, Y.;Wang, Z. L.; Yu, C. Y.; Xia, D. G.;Wu, Z. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24 (8), 1498. [陈宇, 王忠丽, 于春洋, 夏定国, 吴自玉. 物理化学学报, 2008, 24 (8), 1498.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20080829(3) Chen, Y.;Wang, Z. L.; Yu, C. Y.; Xia, D. G.;Wu, Z. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24 (8), 1498. [陈宇, 王忠丽, 于春洋, 夏定国, 吴自玉. 物理化学学报, 2008, 24 (8), 1498.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20080829

    4. [4]

      (4) Rajarathinam, S.; Mitra, S.; Petla, R. K. Electrochimica Acta 2013, 108, 135. doi: 10.1016/j.electacta.2013.06.102(4) Rajarathinam, S.; Mitra, S.; Petla, R. K. Electrochimica Acta 2013, 108, 135. doi: 10.1016/j.electacta.2013.06.102

    5. [5]

      (5) Li, F.; Zhao, S. X.;Wang, K. Z.; Li, B. H.; Nan, C.W. Electrochimica Acta 2013, 97, 17. doi: 10.1016/j.electacta.2013.02.058(5) Li, F.; Zhao, S. X.;Wang, K. Z.; Li, B. H.; Nan, C.W. Electrochimica Acta 2013, 97, 17. doi: 10.1016/j.electacta.2013.02.058

    6. [6]

      (6) Jin, X.; Xu, Q. J.; Yuan, X. L.; Zhou, L. Z.; Xia, Y. Y. Electrochimica Acta 2013, 114, 605. doi: 10.1016/j.electacta.2013.10.091(6) Jin, X.; Xu, Q. J.; Yuan, X. L.; Zhou, L. Z.; Xia, Y. Y. Electrochimica Acta 2013, 114, 605. doi: 10.1016/j.electacta.2013.10.091

    7. [7]

      (7) Yabuuchi, N.; Yoshii, K.; Myung, S. T.; Nakai, I.; Komaba, S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 4404. doi: 10.1021/ja108588y(7) Yabuuchi, N.; Yoshii, K.; Myung, S. T.; Nakai, I.; Komaba, S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 4404. doi: 10.1021/ja108588y

    8. [8]

      (8) Wei, X.; Zhang, S. C.; Du, Z. J.; Yang, P. H.;Wang, J.; Ren, Y. B. Electrochimica Acta 2013, 107, 549. doi: 10.1016/j.electacta.2013.05.118(8) Wei, X.; Zhang, S. C.; Du, Z. J.; Yang, P. H.;Wang, J.; Ren, Y. B. Electrochimica Acta 2013, 107, 549. doi: 10.1016/j.electacta.2013.05.118

    9. [9]

      (9) Huang, B.; Li, X. H.;Wang, Z. X.; Guo, H. J.; Shen, L.;Wang, J. X. J. Power Sources 2014, 252, 200. doi: 10.1016/j.jpowsour.2013.11.092(9) Huang, B.; Li, X. H.;Wang, Z. X.; Guo, H. J.; Shen, L.;Wang, J. X. J. Power Sources 2014, 252, 200. doi: 10.1016/j.jpowsour.2013.11.092

    10. [10]

      (10) Zhang, H. L.; Song, T. F. Electrochimica Acta 2013, 114, 116. doi: 10.1016/j.electacta.2013.10.030(10) Zhang, H. L.; Song, T. F. Electrochimica Acta 2013, 114, 116. doi: 10.1016/j.electacta.2013.10.030

    11. [11]

      (11) Jafta, C. J.; Ozoemena, K. I.; Mathe, M. K.; Roos,W. D. Electrochimica Acta 2012, 85, 411. doi: 10.1016/j.electacta.2012.08.074(11) Jafta, C. J.; Ozoemena, K. I.; Mathe, M. K.; Roos,W. D. Electrochimica Acta 2012, 85, 411. doi: 10.1016/j.electacta.2012.08.074

    12. [12]

      (12) Dianat, A.; Seriani, N.; Bobeth, M.; Cuniberti, G. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 9273. doi: 10.1039/c3ta11598d(12) Dianat, A.; Seriani, N.; Bobeth, M.; Cuniberti, G. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 9273. doi: 10.1039/c3ta11598d

    13. [13]

      (13) Kang, S. H.; Thackeray, M. M. J. Electrochem. Soc. 2008, 155 (4), A269.(13) Kang, S. H.; Thackeray, M. M. J. Electrochem. Soc. 2008, 155 (4), A269.

    14. [14]

      (14) Xu, G. F.; Li, J. L.; Xue, Q. R.; Ren, X. P.; Yan, G.;Wang, X. D.; Kang, F. Y. J. Power Sources 2014, 248, 894. doi: 10.1016/j.jpowsour.2013.10.002(14) Xu, G. F.; Li, J. L.; Xue, Q. R.; Ren, X. P.; Yan, G.;Wang, X. D.; Kang, F. Y. J. Power Sources 2014, 248, 894. doi: 10.1016/j.jpowsour.2013.10.002

    15. [15]

      (15) Cong, L. N.; Gao, X. G.; Ma, S. C.; Guo, X.; Zeng, Y. P.; Tai, L. H.;Wang, R. S.; Xie, H. M.; Sun, L. Q. Electrochimica Acta 2014, 115, 399. doi: 10.1016/j.electacta.2013.10.117(15) Cong, L. N.; Gao, X. G.; Ma, S. C.; Guo, X.; Zeng, Y. P.; Tai, L. H.;Wang, R. S.; Xie, H. M.; Sun, L. Q. Electrochimica Acta 2014, 115, 399. doi: 10.1016/j.electacta.2013.10.117

    16. [16]

      (16) Wu, Y. Q.; Ming, J.; Zhuo, L. H.; Yu, Y. C.; Zhao, F. Y. Electrochimica Acta 2013, 113, 54. doi: 10.1016/j.electacta.2013.09.042(16) Wu, Y. Q.; Ming, J.; Zhuo, L. H.; Yu, Y. C.; Zhao, F. Y. Electrochimica Acta 2013, 113, 54. doi: 10.1016/j.electacta.2013.09.042

    17. [17]

      (17) Shi, S. J.; Tu, J. P.; Tang, Y. Y.; Liu, X. Y.; Zhang, Y. Q.;Wang, X. L.; Gu, C. D. Electrochimica Acta 2013, 88, 671. doi: 10.1016/j.electacta.2012.10.111(17) Shi, S. J.; Tu, J. P.; Tang, Y. Y.; Liu, X. Y.; Zhang, Y. Q.;Wang, X. L.; Gu, C. D. Electrochimica Acta 2013, 88, 671. doi: 10.1016/j.electacta.2012.10.111

    18. [18]

      (18) Myung, S. T.; Izumi, K.; Komaba, S.; Yashiro, H.; Bang, H. J.; Sun, Y. K.; Kumagai, N. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 4061. doi: 10.1021/jp0674367(18) Myung, S. T.; Izumi, K.; Komaba, S.; Yashiro, H.; Bang, H. J.; Sun, Y. K.; Kumagai, N. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 4061. doi: 10.1021/jp0674367

    19. [19]

      (19) Jian, Z. L.; Liu, P.; Li, F. J.; He, P.; Guo, X.W.; Chen, M.W.; Zhou, H. S. Angew. Chem. Int. Edit. 2014, 53 (2), 442. doi: 10.1002/anie.v53.2(19) Jian, Z. L.; Liu, P.; Li, F. J.; He, P.; Guo, X.W.; Chen, M.W.; Zhou, H. S. Angew. Chem. Int. Edit. 2014, 53 (2), 442. doi: 10.1002/anie.v53.2

    20. [20]

      (20) Liu, J.; Reeja-Jayan, B.; Manthiram, A. J. Phys. Chem. C 2007, 114, 9528.(20) Liu, J.; Reeja-Jayan, B.; Manthiram, A. J. Phys. Chem. C 2007, 114, 9528.

    21. [21]

      (21) Ju, J. H.; Cho, S.W.; Hwang, S. G.; Yun, S. R.; Lee, Y.; Jeong, H. M.; Hwang, M. J.; Kim, K. M.; Ryu, K. S. Electrochimica Acta 2011, 56, 8791. doi: 10.1016/j.electacta.2011.07.093(21) Ju, J. H.; Cho, S.W.; Hwang, S. G.; Yun, S. R.; Lee, Y.; Jeong, H. M.; Hwang, M. J.; Kim, K. M.; Ryu, K. S. Electrochimica Acta 2011, 56, 8791. doi: 10.1016/j.electacta.2011.07.093

    22. [22]

      (22) Chen, Y.; Xu, G. F.; Li, J. L.; Zhang, Y. K.; Chen, Z.; Kang, F. Y. Electrochimica Acta 2013, 87, 686. doi: 10.1016/j.electacta.2012.09.024(22) Chen, Y.; Xu, G. F.; Li, J. L.; Zhang, Y. K.; Chen, Z.; Kang, F. Y. Electrochimica Acta 2013, 87, 686. doi: 10.1016/j.electacta.2012.09.024

    23. [23]

      (23) Son, M. Y.; Hong, Y. J.; Choi, S. H.; Kang, Y. C. Electrochimica Acta 2013, 103, 110. doi: 10.1016/j.electacta.2013.03.200(23) Son, M. Y.; Hong, Y. J.; Choi, S. H.; Kang, Y. C. Electrochimica Acta 2013, 103, 110. doi: 10.1016/j.electacta.2013.03.200

    24. [24]

      (24) Thackeray, M. M.; Kang, S. H.; Johnson, C. S.; Vaughey, J. T.; Benedek, R.; Hackney, S. A. J. Mater. Chem. 2007, 17 (30), 3112. doi: 10.1039/b702425h(24) Thackeray, M. M.; Kang, S. H.; Johnson, C. S.; Vaughey, J. T.; Benedek, R.; Hackney, S. A. J. Mater. Chem. 2007, 17 (30), 3112. doi: 10.1039/b702425h

    25. [25]

      (25) Wang, C. C.; Jarvis, K. A.; Ferreira, P. J.; Manthiram, A. Chem. Mater. 2013, 25, 3267. doi: 10.1021/cm402181f(25) Wang, C. C.; Jarvis, K. A.; Ferreira, P. J.; Manthiram, A. Chem. Mater. 2013, 25, 3267. doi: 10.1021/cm402181f

    26. [26]

      (26) Neumann, C. C. M.; Laborda, E.; Tschulik, K.;Ward, K. R.; Compton, R. G. Nano Res. 2013, 6, 511. doi: 10.1007/s12274-013-0328-4(26) Neumann, C. C. M.; Laborda, E.; Tschulik, K.;Ward, K. R.; Compton, R. G. Nano Res. 2013, 6, 511. doi: 10.1007/s12274-013-0328-4

    27. [27]

      (27) Wu, F.; Li, N.; Su, Y. F.; Lu, H. Q.; Zhang, L. J.; An, R.;Wang, Z.; Bao, L. Y.; Chen, S. J. Mater. Chem. 2012, 22, 1489. doi: 10.1039/c1jm14459f(27) Wu, F.; Li, N.; Su, Y. F.; Lu, H. Q.; Zhang, L. J.; An, R.;Wang, Z.; Bao, L. Y.; Chen, S. J. Mater. Chem. 2012, 22, 1489. doi: 10.1039/c1jm14459f

    28. [28]

      (28) Lanz, P.; Sommer, H.; Schulz-Dobrik, M.; Novak, P. Electrochimica Acta 2013, 93, 114. doi: 10.1016/j.electacta.2013.01.105(28) Lanz, P.; Sommer, H.; Schulz-Dobrik, M.; Novak, P. Electrochimica Acta 2013, 93, 114. doi: 10.1016/j.electacta.2013.01.105

    29. [29]

      (29) Liu, Q.; Du, K.; Guo, H.W.; Peng, Z. D.; Cao, Y. B.; Hu, G. R. Electrochimica Acta 2013, 90, 350. doi: 10.1016/j.electacta.2012.12.071(29) Liu, Q.; Du, K.; Guo, H.W.; Peng, Z. D.; Cao, Y. B.; Hu, G. R. Electrochimica Acta 2013, 90, 350. doi: 10.1016/j.electacta.2012.12.071

    30. [30]

      (30) Karthikeyan, K.; Amaresh, S.; Aravindan, V.; Kim,W. S.; Nam, K.W.; Yang, X. Q.; Lee, Y. S. J. Power Sources 2013, 232, 240. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.12.114

      (30) Karthikeyan, K.; Amaresh, S.; Aravindan, V.; Kim,W. S.; Nam, K.W.; Yang, X. Q.; Lee, Y. S. J. Power Sources 2013, 232, 240. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.12.114

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  593
  • 文章访问数:  1581
  • HTML全文浏览量:  18
文章相关
  • 发布日期:  2014-08-29
  • 收稿日期:  2014-05-09
  • 网络出版日期:  2014-06-25
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