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基于β-FeOOH纳米棒制备LiFePO_4/C和Fe_2O_3纳米电极材料及其电池性能
  • ISSN号:0454-5648
  • 期刊名称:《硅酸盐学报》
  • 时间:0
  • 分类:TM912[电气工程—电力电子与电力传动] TQ152[化学工程—电化学工业]
  • 作者机构:[1]合肥工业大学化学工程学院,可控化学与材料化工安徽省重点实验室,合肥230009
  • 相关基金:国家自然科学基金(20976033,21176054,21271058); 合肥工业大学重大项目预研项目(2010HGZY0012); 安徽省教育厅创新团队计划项目(TD200702)资助
中文摘要:

自制直径为90nm、长为500nm的β-FeOOH纳米棒为前驱物,通过碳热还原法和热分解法分别制备出形貌均匀、粒径为300nm的LiFePO4/C正极材料和粒径为100nm的Fe2O3负极材料,并研究它们对金属锂组成半电池和构造LiFePO4/C vs.Fe2O3全电池的电化学性能。结果表明:LiFePO4/C半电池在0.1C、0.5C、1.0C、5.0C、10.0C和15.0C(1C=170 mA g–1)倍率下放电比容量分别为158.8、153.2、144.3、126.8、111.0 mA h g–1和92.9mA h g–1。经过不同倍率循环后,返回0.1 C放电比容量为157.5mA h g–1,为初始0.1 C放电比容量的99.2%。Fe2O3半电池在50mA g–1电流密度下首次放电比容量为1655.5mA h g–1,循环50次后,仍保持460mA h g–1的放电比容量。LiFePO4/C vs.Fe2O3全电池在0.1 C倍率下,相对于LiFePO4活性物质,首次放电比容量为148.7mA h g–1;相对于Fe2O3活性物质,首次放电比容量为441.7mA h g–1。由LiFePO4/C纳米粒子作为正极材料、Fe2O3纳米粒子作为负极材料组成的全电池在0.1 C到2.0 C不同倍率下均表现出了良好的循环性能,且返回0.1 C后其放电比容量相对于初始0.1 C放电比容量无衰减。可见,以β-FeOOH纳米棒为前驱物控制制备的LiFePO4/C正极纳米材料和Fe2O3负极纳米材料可以有效地提升电池的性能。

英文摘要:

The nanoparticles of LiFePO4/C with the average particle size of 300 nm and the nanoparticles of Fe2O3with the average particle size of 100 nm were synthesized by a carbothermal reduction method and a calcination method with self-prepared β-FeOOH nanorods as precursors,respectively.Their electrochemical performances were investigated when these nanoparticles were used as electrode materials for metallic lithium half cells and for LiFePO4/C vs.Fe2O3 complete batteries.The results indicate that LiFePO4/C vs.lithium metal electrode can deliver the discharge capacities of 158.8,153.2,144.3,126.8,111.0 and 92.9 mA h g–1 at 0.1 C,0.5 C,1.0 C,5.0 C,10.0 C and 15.0 C,respectively.The discharge capacity of 157.5 mA h g–1 was recovered when the current density was reduced from 15 C to 0.1 C,which is 99.2% of the initial capacity.Fe2O3 vs.lithium metal electrode delivers a high discharge capacity of 1 655.5 mA h g–1 in the first cycle,and can retain 460 mA h g–1 after 50 cycles at a current density of 50 mA g–1.The complete lithium ion battery constructed of LiFePO4/C cathode and Fe2O3 anode delivers an initial discharge capacity of 148.7 mA h g–1 and 441.7 mA h g–1 at 0.1 C,respectively.In addition,this battery has a good cycling stability from 0.1 C to 2.0 C and from 2.0 C to 0.1 C.The discharge capacity does not has any degradation as compared to the initial discharge capacities at 0.1 C.The nanostructured LiFePO4/C cathode and Fe2O3anode from β-FeOOH nanorods could effectively enhance the performance of lithium ion battery.

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期刊信息
  • 《硅酸盐学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国硅酸盐学会
  • 主编:南策文
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  • 邮编:100831
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  • 国际标准刊号:ISSN:0454-5648
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2310/TQ
  • 邮发代号:2-695
  • 获奖情况:
  • EI Compendex、CA、SA、PI收录期刊,全国核心期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
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