鋰離子電池正極材料LiFePO 4 /C的制備及電化學(xué)性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-07-11 10:08
分別以葡萄糖和檸檬酸為碳源,通過碳熱還原法合成橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4/C正極材料。采用X射線衍射(XRD)及透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)表面和微觀形貌進(jìn)行了分析,通過恒流充放電以及交流阻抗譜(EIS)表征了產(chǎn)物的電化學(xué)性能,探討了產(chǎn)物容量衰減的原因。結(jié)果表明:以葡萄糖為碳源的產(chǎn)物結(jié)晶度好,晶粒尺寸小。恒流充放電測試顯示其具有更好的電化學(xué)性能:0.2 C倍率下首次放電比容量為140.2 m Ah/g,循環(huán)50次后基本無衰減;1 C的首次放電比容量也達(dá)到了120.5 m Ah/g。此外,在高倍率充放電過程中,交流阻抗譜顯示LiFePO4/C的擴(kuò)散系數(shù)減小,約為1.798×10-12cm2/s。
【文章來源】:西安理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2016,32(01)北大核心
【文章頁數(shù)】:5 頁
【部分圖文】:
不同碳源制備出LiFePO4/C的XRD圖譜
而提升其電化學(xué)性能。2.3電化學(xué)性能圖3為不同碳源制備的LiFePO4/C的首次充放電曲線及其循環(huán)-比容量曲線(0.2C)。采用C6H12O6(葡萄糖)為碳源的產(chǎn)物首次放電比容量為140.2mAh/g,循環(huán)50次后比容量仍為137.2mAh/g,容量保持率為98.1%,基本沒有衰減;采用C6H8O7(檸檬酸)為碳源的產(chǎn)物首次放電比容量為131.8mAh/g,循環(huán)50次后比容量為128mAh/g,容量保持率為97.1%。由于葡萄糖比檸檬酸的分子量大,所以其碳化產(chǎn)物多[12],能夠更加完整的包覆在LiFePO4表面,提高其電化學(xué)性能。圖30.2C倍率下不同碳源制備的LiFePO4/C的首次充放電和循環(huán)-比容量曲線Fig.3Charge-dischargeandrateperformancecurvesoftheLiFePO4/Cusingdifferentcarbonsourcesat0.2C圖4為高倍率1C下,不同碳源產(chǎn)物的首次充放電曲線和其循環(huán)-比容量曲線。圖41C倍率下不同碳源制備的LiFePO4/C的首次充放電和循環(huán)-比容量曲線Fig.4Charge-dischargeandrateperformancecurvesoftheLiFePO4/Cusingdifferentcarbonsourcesat1C使用C6H12O6(葡萄糖)為碳源的產(chǎn)物的首次放電比容量為120.5mAh/g,循環(huán)50次后比容量為114mAh/g,保持率為94.6%。使用C6H8O7(檸檬酸)為碳源的產(chǎn)物的首次放電比容量為105mAh/g,循環(huán)50次后比容量為103.2mAh/g,容量保持率為98.2%。兩種產(chǎn)物在較高倍率下均有良好的容量保持率。2.4磷酸鐵鋰高倍率容量衰減圖5是碳源為C6H12O6(葡萄糖)的產(chǎn)物在2C倍率下循環(huán)100次的循環(huán)-放電比容量曲線。產(chǎn)物的首次放電比容量為72mAh/g,經(jīng)過100次循環(huán)后僅為30.2mAh/g,減少了57.1%。產(chǎn)物在高倍率下的容量存在大幅度的衰減。之后,將電池靜置48h,再于2C倍率
?久揮興ゼ?采用C6H8O7(檸檬酸)為碳源的產(chǎn)物首次放電比容量為131.8mAh/g,循環(huán)50次后比容量為128mAh/g,容量保持率為97.1%。由于葡萄糖比檸檬酸的分子量大,所以其碳化產(chǎn)物多[12],能夠更加完整的包覆在LiFePO4表面,提高其電化學(xué)性能。圖30.2C倍率下不同碳源制備的LiFePO4/C的首次充放電和循環(huán)-比容量曲線Fig.3Charge-dischargeandrateperformancecurvesoftheLiFePO4/Cusingdifferentcarbonsourcesat0.2C圖4為高倍率1C下,不同碳源產(chǎn)物的首次充放電曲線和其循環(huán)-比容量曲線。圖41C倍率下不同碳源制備的LiFePO4/C的首次充放電和循環(huán)-比容量曲線Fig.4Charge-dischargeandrateperformancecurvesoftheLiFePO4/Cusingdifferentcarbonsourcesat1C使用C6H12O6(葡萄糖)為碳源的產(chǎn)物的首次放電比容量為120.5mAh/g,循環(huán)50次后比容量為114mAh/g,保持率為94.6%。使用C6H8O7(檸檬酸)為碳源的產(chǎn)物的首次放電比容量為105mAh/g,循環(huán)50次后比容量為103.2mAh/g,容量保持率為98.2%。兩種產(chǎn)物在較高倍率下均有良好的容量保持率。2.4磷酸鐵鋰高倍率容量衰減圖5是碳源為C6H12O6(葡萄糖)的產(chǎn)物在2C倍率下循環(huán)100次的循環(huán)-放電比容量曲線。產(chǎn)物的首次放電比容量為72mAh/g,經(jīng)過100次循環(huán)后僅為30.2mAh/g,減少了57.1%。產(chǎn)物在高倍率下的容量存在大幅度的衰減。之后,將電池靜置48h,再于2C倍率下循環(huán)50次,由圖5可以看出,其容量由56mAh/g降低到29mAh/g,電池的容量局部恢復(fù)后又急劇衰減。為了驗(yàn)證電池容量的恢復(fù)性,我們將電池再于0.2C倍率下測試,循環(huán)20次后其容量為110mAh/g,較電池在0.2C倍率下直接循環(huán)的容量低30mAh/g。因此,可以確定電池
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]水熱法合成摻雜氮多孔碳及其超級(jí)電容特性[J]. 楊蓉,鄧?yán)ぐl(fā),王黎晴,呂夢(mèng)妮,姚秉華. 西安理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(02)
[2]用不同碳源對(duì)LiFePO4的碳包覆改性[J]. 曹小衛(wèi),張俊喜,顏立成,宋啟云,李雪. 材料研究學(xué)報(bào). 2009(04)
[3]熔煉鈾和鈾合金用涂層研究進(jìn)展[J]. 劉永勝,成來飛,張立同,徐永東,張顯. 稀有金屬材料與工程. 2005(11)
碩士論文
[1]以Fe2O3為原料通過碳熱還原制備LiFePO4/C正極材料的研究[D]. 戎葆華.南京大學(xué) 2013
本文編號(hào):3277884
【文章來源】:西安理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2016,32(01)北大核心
【文章頁數(shù)】:5 頁
【部分圖文】:
不同碳源制備出LiFePO4/C的XRD圖譜
而提升其電化學(xué)性能。2.3電化學(xué)性能圖3為不同碳源制備的LiFePO4/C的首次充放電曲線及其循環(huán)-比容量曲線(0.2C)。采用C6H12O6(葡萄糖)為碳源的產(chǎn)物首次放電比容量為140.2mAh/g,循環(huán)50次后比容量仍為137.2mAh/g,容量保持率為98.1%,基本沒有衰減;采用C6H8O7(檸檬酸)為碳源的產(chǎn)物首次放電比容量為131.8mAh/g,循環(huán)50次后比容量為128mAh/g,容量保持率為97.1%。由于葡萄糖比檸檬酸的分子量大,所以其碳化產(chǎn)物多[12],能夠更加完整的包覆在LiFePO4表面,提高其電化學(xué)性能。圖30.2C倍率下不同碳源制備的LiFePO4/C的首次充放電和循環(huán)-比容量曲線Fig.3Charge-dischargeandrateperformancecurvesoftheLiFePO4/Cusingdifferentcarbonsourcesat0.2C圖4為高倍率1C下,不同碳源產(chǎn)物的首次充放電曲線和其循環(huán)-比容量曲線。圖41C倍率下不同碳源制備的LiFePO4/C的首次充放電和循環(huán)-比容量曲線Fig.4Charge-dischargeandrateperformancecurvesoftheLiFePO4/Cusingdifferentcarbonsourcesat1C使用C6H12O6(葡萄糖)為碳源的產(chǎn)物的首次放電比容量為120.5mAh/g,循環(huán)50次后比容量為114mAh/g,保持率為94.6%。使用C6H8O7(檸檬酸)為碳源的產(chǎn)物的首次放電比容量為105mAh/g,循環(huán)50次后比容量為103.2mAh/g,容量保持率為98.2%。兩種產(chǎn)物在較高倍率下均有良好的容量保持率。2.4磷酸鐵鋰高倍率容量衰減圖5是碳源為C6H12O6(葡萄糖)的產(chǎn)物在2C倍率下循環(huán)100次的循環(huán)-放電比容量曲線。產(chǎn)物的首次放電比容量為72mAh/g,經(jīng)過100次循環(huán)后僅為30.2mAh/g,減少了57.1%。產(chǎn)物在高倍率下的容量存在大幅度的衰減。之后,將電池靜置48h,再于2C倍率
?久揮興ゼ?采用C6H8O7(檸檬酸)為碳源的產(chǎn)物首次放電比容量為131.8mAh/g,循環(huán)50次后比容量為128mAh/g,容量保持率為97.1%。由于葡萄糖比檸檬酸的分子量大,所以其碳化產(chǎn)物多[12],能夠更加完整的包覆在LiFePO4表面,提高其電化學(xué)性能。圖30.2C倍率下不同碳源制備的LiFePO4/C的首次充放電和循環(huán)-比容量曲線Fig.3Charge-dischargeandrateperformancecurvesoftheLiFePO4/Cusingdifferentcarbonsourcesat0.2C圖4為高倍率1C下,不同碳源產(chǎn)物的首次充放電曲線和其循環(huán)-比容量曲線。圖41C倍率下不同碳源制備的LiFePO4/C的首次充放電和循環(huán)-比容量曲線Fig.4Charge-dischargeandrateperformancecurvesoftheLiFePO4/Cusingdifferentcarbonsourcesat1C使用C6H12O6(葡萄糖)為碳源的產(chǎn)物的首次放電比容量為120.5mAh/g,循環(huán)50次后比容量為114mAh/g,保持率為94.6%。使用C6H8O7(檸檬酸)為碳源的產(chǎn)物的首次放電比容量為105mAh/g,循環(huán)50次后比容量為103.2mAh/g,容量保持率為98.2%。兩種產(chǎn)物在較高倍率下均有良好的容量保持率。2.4磷酸鐵鋰高倍率容量衰減圖5是碳源為C6H12O6(葡萄糖)的產(chǎn)物在2C倍率下循環(huán)100次的循環(huán)-放電比容量曲線。產(chǎn)物的首次放電比容量為72mAh/g,經(jīng)過100次循環(huán)后僅為30.2mAh/g,減少了57.1%。產(chǎn)物在高倍率下的容量存在大幅度的衰減。之后,將電池靜置48h,再于2C倍率下循環(huán)50次,由圖5可以看出,其容量由56mAh/g降低到29mAh/g,電池的容量局部恢復(fù)后又急劇衰減。為了驗(yàn)證電池容量的恢復(fù)性,我們將電池再于0.2C倍率下測試,循環(huán)20次后其容量為110mAh/g,較電池在0.2C倍率下直接循環(huán)的容量低30mAh/g。因此,可以確定電池
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]水熱法合成摻雜氮多孔碳及其超級(jí)電容特性[J]. 楊蓉,鄧?yán)ぐl(fā),王黎晴,呂夢(mèng)妮,姚秉華. 西安理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2015(02)
[2]用不同碳源對(duì)LiFePO4的碳包覆改性[J]. 曹小衛(wèi),張俊喜,顏立成,宋啟云,李雪. 材料研究學(xué)報(bào). 2009(04)
[3]熔煉鈾和鈾合金用涂層研究進(jìn)展[J]. 劉永勝,成來飛,張立同,徐永東,張顯. 稀有金屬材料與工程. 2005(11)
碩士論文
[1]以Fe2O3為原料通過碳熱還原制備LiFePO4/C正極材料的研究[D]. 戎葆華.南京大學(xué) 2013
本文編號(hào):3277884
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