纺锤体形LiFePO4锂离子电池正极材料的制备与性能

苏畅 陆国强 徐立环 张诚 马淳安

引用本文: 苏畅, 陆国强, 徐立环, 张诚, 马淳安. 纺锤体形LiFePO4锂离子电池正极材料的制备与性能[J]. 物理化学学报, 2011, 27(03): 609-614. doi: 10.3866/PKU.WHXB20110241 shu
Citation:  SU Chang, LU Guo-Qiang, XU Li-Huan, ZHANG Cheng, MA Chun-An. Synthesis and Properties of Spindle-Shaped LiFePO4 for the Cathode Material of Lithium Ion Battery[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(03): 609-614. doi: 10.3866/PKU.WHXB20110241 shu

纺锤体形LiFePO4锂离子电池正极材料的制备与性能

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51003095) (51003095)

    浙江省公益性技术应用研究计划(2010C31121)资助项目 (2010C31121)

摘要:

采用低温溶剂热法合成了LiFePO4, 并通过热处理方法制备出LiFePO4/C锂离子电池复合正极材料. 利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱以及恒电流充放电测试等方法对样品进行结构表征和充放电性能测试. 结果表明: 采用丙三醇(甘油)为溶剂, 低温条件下(120 °C)合成的LiFePO4具有橄榄石型晶体结构, 呈纺锤体形貌, 且具有粒径分布均匀的特点. 热处理后制备的LiFePO4/C复合正极材料仍呈纺锤体形貌, 且表现出了优良的充放电性能. 室温下以0.1C倍率恒流充放电, LiFePO4/C的首次放电比容量达到147.2 mAh·g-1, 50次循环后放电比容量仍然保持在136.3 mAh·g-1. 当倍率为0.2C、0.5C和1C时, 样品的平均放电比容量分别在130、120和108 mAh·g-1左右.

English

    1. [1]

      (1) Scrosati, B.; Garche, J. J. Power Sources 2010, 195, 2419.

      (1) Scrosati, B.; Garche, J. J. Power Sources 2010, 195, 2419.

    2. [2]

      (2) odenough, J. B.; Kim, Y. Chem. Mater. 2010, 22, 587.(2) odenough, J. B.; Kim, Y. Chem. Mater. 2010, 22, 587.

    3. [3]

      (3) Padhi, A. K.; Nanjundaswamy, K. S.; odenough, J. B. J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 1188.(3) Padhi, A. K.; Nanjundaswamy, K. S.; odenough, J. B. J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 1188.

    4. [4]

      (4) Padhi, A. K.; Nanjundaswamy, K. S.; Masquelier, C.; Okada, S.; odenough, J. B. J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 1609.(4) Padhi, A. K.; Nanjundaswamy, K. S.; Masquelier, C.; Okada, S.; odenough, J. B. J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 1609.

    5. [5]

      (5) Wang, Y.; Wang, Y.; Hosono, E.; Wang, K.; Zhou, H. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 7461.(5) Wang, Y.; Wang, Y.; Hosono, E.; Wang, K.; Zhou, H. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 7461.

    6. [6]

      (6) Ellis, B. L.; Makahnouk, W. R. M.; Makimura, Y.; Toghill, K.; Nazar, L. F. Nat. Mater. 2007, 6, 749.(6) Ellis, B. L.; Makahnouk, W. R. M.; Makimura, Y.; Toghill, K.; Nazar, L. F. Nat. Mater. 2007, 6, 749.

    7. [7]

      (7) Wang, G. X.; Shen, X. P.; Yao, J. J. Power Sources 2009, 189, 543.(7) Wang, G. X.; Shen, X. P.; Yao, J. J. Power Sources 2009, 189, 543.

    8. [8]

      (8) Muraliganth, T.; Murugan, A. V.; Manthiram, A. J. Mater. Chem. 2008, 18, 5661.(8) Muraliganth, T.; Murugan, A. V.; Manthiram, A. J. Mater. Chem. 2008, 18, 5661.

    9. [9]

      (9) Wang, Y. G.; Wang, Y. R.; Hosono, E. J.; Wang, K. X.; Zhou, H. S. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 7461.(9) Wang, Y. G.; Wang, Y. R.; Hosono, E. J.; Wang, K. X.; Zhou, H. S. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 7461.

    10. [10]

      (10) Mi, C. H.; Cao, Y. X.; Zhang, X. G.; Zhao, X. B.; Li, H. L. Powder Technol. 2008, 181, 301.(10) Mi, C. H.; Cao, Y. X.; Zhang, X. G.; Zhao, X. B.; Li, H. L. Powder Technol. 2008, 181, 301.

    11. [11]

      (11) Huang, Y. H.; odenough, J. B. Chem. Mater. 2008, 20, 7237.(11) Huang, Y. H.; odenough, J. B. Chem. Mater. 2008, 20, 7237.

    12. [12]

      (12) Lu, Y.; Shi, J. C.; Guo, Z. P.; Tong, Q. S.; Huang, W. J.; Li, B. Y. J. Power Sources 2009, 194, 786.(12) Lu, Y.; Shi, J. C.; Guo, Z. P.; Tong, Q. S.; Huang, W. J.; Li, B. Y. J. Power Sources 2009, 194, 786.

    13. [13]

      (13) Wang, Y. F.; Zhang, D.; Yu, X.; Cai, R.; Shao, Z. P.; Liao, X. Z.; Ma, Z. F. J. Alloy. Compd. 2010, 492, 675.(13) Wang, Y. F.; Zhang, D.; Yu, X.; Cai, R.; Shao, Z. P.; Liao, X. Z.; Ma, Z. F. J. Alloy. Compd. 2010, 492, 675.

    14. [14]

      (14) Lim, S. Y.; Yoon, C. S.; Cho, J. P. Chem. Mater. 2008, 20, 4560.(14) Lim, S. Y.; Yoon, C. S.; Cho, J. P. Chem. Mater. 2008, 20, 4560.

    15. [15]

      (15) Kim, D. H.; Kim, J. Electrochem. Solid-State Lett. 2006, 9, A439.(15) Kim, D. H.; Kim, J. Electrochem. Solid-State Lett. 2006, 9, A439.

    16. [16]

      (16) Saravanan, K.; Balaya, P.; Reddy, M. V.; Chowdari, B. V. R.; Vittal, J. J. Energy Environ. Sci. 2010, 3, 457.(16) Saravanan, K.; Balaya, P.; Reddy, M. V.; Chowdari, B. V. R.; Vittal, J. J. Energy Environ. Sci. 2010, 3, 457.

    17. [17]

      (17) Uchiyama, H.; Imai, H. Cryst. Growth Des. 2010, 10, 1777.(17) Uchiyama, H.; Imai, H. Cryst. Growth Des. 2010, 10, 1777.

    18. [18]

      (18) Dominko, R.; Bele, M.; upil, J. M.; Gaberscek, M.; Hanzel, D.; Arcon, I.; Jamnik, J. Chem. Mater. 2007, 19, 2960.(18) Dominko, R.; Bele, M.; upil, J. M.; Gaberscek, M.; Hanzel, D.; Arcon, I.; Jamnik, J. Chem. Mater. 2007, 19, 2960.

    19. [19]

      (19) Dominko, R.; Bele, M.; Gaberscek, M.; Remskar, M.; Hanzel, D.; upil, J. M.; Pejovnik, S.; Jamnik, J. J. Power Sources 2006, 153, 274.(19) Dominko, R.; Bele, M.; Gaberscek, M.; Remskar, M.; Hanzel, D.; upil, J. M.; Pejovnik, S.; Jamnik, J. J. Power Sources 2006, 153, 274.

    20. [20]

      (20) Axmann, P.; Stinner, C.; Wohlfahrt-Mehrens, M.; Mauger, A.; Gendron, F.; Julien, C. M. Chem. Mater. 2009, 21, 1636.(20) Axmann, P.; Stinner, C.; Wohlfahrt-Mehrens, M.; Mauger, A.; Gendron, F.; Julien, C. M. Chem. Mater. 2009, 21, 1636.

    21. [21]

      (21) Liu, J. L.; Jiang, R. R.; Wang, X. Y.; Huang, T.; Yu, A. S. J. Power Sources 2009, 194, 536.(21) Liu, J. L.; Jiang, R. R.; Wang, X. Y.; Huang, T.; Yu, A. S. J. Power Sources 2009, 194, 536.

    22. [22]

      (22) Whittingham, M. S.; Chen, J. J. Electrochem. Commun. 2006, 8, 855.(22) Whittingham, M. S.; Chen, J. J. Electrochem. Commun. 2006, 8, 855.

    23. [23]

      (23) Ou, X. Q.; Xu, S. Z.; Liang, G. C.; Wang, L.; Zhao, X. Sci. China Ser. E 2009, 52, 264.(23) Ou, X. Q.; Xu, S. Z.; Liang, G. C.; Wang, L.; Zhao, X. Sci. China Ser. E 2009, 52, 264.

    24. [24]

      (24) Recham, N.; Dupont, L.; Courty, M.; Djellab, K.; Larcher, D.; Armand, M.; Tarascon, J. M. Chem. Mater. 2009, 21, 1096.(24) Recham, N.; Dupont, L.; Courty, M.; Djellab, K.; Larcher, D.; Armand, M.; Tarascon, J. M. Chem. Mater. 2009, 21, 1096.

    25. [25]

      (25) Delacourt, C.; Poizot, P.; Levasseur, S.; Masquelier, C. Electrochem. Solid-State Lett. 2006, 9, A352.(25) Delacourt, C.; Poizot, P.; Levasseur, S.; Masquelier, C. Electrochem. Solid-State Lett. 2006, 9, A352.

    26. [26]

      (26) Yang, H.; Wu, X. L.; Cao, M. H.; Guo, Y. G. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 3345.(26) Yang, H.; Wu, X. L.; Cao, M. H.; Guo, Y. G. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 3345.

    27. [27]

      (27) Arnold, G.; Garche, J.; Hemmer, R.; Ströbele, S.; Vogler, C.; Wohlfahrt-Mehrens, M. J. Power Sources 2003, 119-121, 247.

      (27) Arnold, G.; Garche, J.; Hemmer, R.; Ströbele, S.; Vogler, C.; Wohlfahrt-Mehrens, M. J. Power Sources 2003, 119-121, 247.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1652
  • 文章访问数:  2665
  • HTML全文浏览量:  16
文章相关
  • 发布日期:  2011-03-03
  • 收稿日期:  2010-10-18
  • 网络出版日期:  2011-01-18
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