锂离子电池正极材料Li0.99Na0.01FePO4/C的结构与电化学性能

doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00625

无机材料学报 ›› 2011, Vol. 26 ›› Issue (6): 625-630.DOI: 10.3724/SP.J.1077.2011.00625 CSTR: 32189.14.SP.J.1077.2011.00625

锂离子电池正极材料Li_0.99Na_0.01FePO₄/C的结构与电化学性能

龙云飞¹, 王凡¹, 吕小艳², 杨克迪¹, 文衍宣¹

(广西大学1. 化学化工学院; 2. 教务处, 南宁 530004)

收稿日期:2010-08-13 修回日期:2010-10-09 出版日期:2011-06-20 网络出版日期:2011-06-07
作者简介:龙云飞(1964-), 男, 高级工程师. E-mail: longyf@gxu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(50474092); 广西省自然科学基金(2011GXNSFA018015)

Electrochemical Characterizations and Structure of Li_0.99Na_0.01FePO₄/C as Cathode Material for Li-ion Battery

LONG Yun-Fei¹, WANG Fan¹, LV Xiao-Yan², YANG Ke-Di¹, WEN Yan-Xuan¹

(1. School of Chemistry and Chemical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China; 2. Educational Administration Department, Guangxi University, Nanning 530004, China)

Received:2010-08-13 Revised:2010-10-09 Published:2011-06-20 Online:2011-06-07
Supported by:
National Nature Science Foundation of China (50474092); Natural Science Foundation of Guangxi Province (2011GXNSFA018015)

摘要/Abstract

摘要： 为了提高LiFePO₄的倍率性能, 用碳热还原法制备了Na⁺掺杂的LiFePO₄/C复合正极材料, 并用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、恒电流充放电技术、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)研究了Na⁺掺杂对LiFePO₄/C材料的结构、微观形貌和电化学性能的影响. 结果表明, Na⁺掺杂的LiFePO₄/C复合材料具有单一的橄榄石型晶体结构, 不存在杂质衍射峰, Na⁺在Li位掺杂可提高材料的导电性能和Li⁺扩散速率, 降低电极极化, 能有效改善材料的循环性能和倍率性能. 与LiFePO₄/C相比, Li_0.99Na_0.01FePO₄/C的0.5C、2C和5C放电比容量分别为147.6、126.4和105.1 mAh/g, 并表现出良好的循环性能和倍率性能.

关键词: 锂离子电池, 正极材料, LiFePO₄

Abstract: In order to improve the rate performance of lithium iron phosphate, Na⁺ doped LiFePO₄/C cathode materials were prepared by carbothermal reduction technology. Samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), Fourier transfer infrared spectroscopy (FT-IR), cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Their electrochemical performances were investigated by galvanostatic charge/discharge in terms of cycling performance and rate capability. The results show that the samples have well regulated olivine type structures without any impurity peaks. Na-doping improves the conductivity and the Li+ diffusion rate of composite materials and decreases the polarization of electrode, and enhances the cycling performance and rate capability effectively. Compared with LiFePO₄/C, Li_0.99Na_0.01FePO₄/C exhibits good electrode properties with discharge capacities of 147.6, 126.4 and 105.1 mAh/g at 0.5C, 2.0C and 5C rates, respectively. In addition, it has excellent cycle stability at different rates and good performance.

Key words: lithium ion battery, cathode material, LiFePO₄

中图分类号:

TQ911

龙云飞, 王凡, 吕小艳, 杨克迪, 文衍宣. 锂离子电池正极材料Li_0.99Na_0.01FePO₄/C的结构与电化学性能[J]. 无机材料学报, 2011, 26(6): 625-630.

LONG Yun-Fei, WANG Fan, LV Xiao-Yan, YANG Ke-Di, WEN Yan-Xuan. Electrochemical Characterizations and Structure of Li_0.99Na_0.01FePO₄/C as Cathode Material for Li-ion Battery[J]. Journal of Inorganic Materials, 2011, 26(6): 625-630.

参考文献

[1] Padhi A K, Nanjundaswamy K S, Goodenough J B. Phospho- olivines as positive-electrode materials for rechargeable lithium batteries. Journal of the Electrochemical Society, 1997, 144(4): 1188-1194.

[2] Yamada A, Hosoya M, Chung S C, et al. Olivine-type cathodes: achievements and problems. Journal of Power Sources, 2003, 119-121(S1): 232-238.

[3] Akira K, Shinya S, Masaru M. High-rate properties of LiFePO4/carbon composites as cathode materials for lithium-ion batteries. Ceramics International, 2008, 34(4): 863-866.

[4] 何雨石, 廖小珍, 马紫峰, 等(HE Yu-Shi, et al). LiFePO4/C复合正极材料的制备及其电化学性能研究. 稀有金属材料与工程(Rare Metal Mat. Eng.), 2007, 36(9): 1644-1648.

[5] Wang G X, Yang S L, Bewlay S L, et al. Electrochemical properties of carbon coated LiFePO4 cathode materials. Journal of Power Sources, 2005, 146(1/2): 521-524.

[6] Croce F, Epifanio A D, Hassoun J, et al. A novel concept for the synthesis of an improved LiFePO4 lithium battery cathode. Electrochem. Solid State Lett. , 2002, 5(3): 47-50.

[7] Park K S, Son J T, Chung H T, et al. Surface modification by silver coating for imp roving electrochemical p roperties of LiFePO4. Solid State Commun. , 2004, 129(5): 311-313.

[8] Chung S Y, Bloking J T, Chiang Y M. Electronically conductive phosphor-olivines as lithium storage electrodes. Nature Materials, 2002, 1(2): A123-A128.

[9] 任兆刚, 瞿美臻, 于作龙(REN Zhao-Gang, et al). LiFeP0.95B0.05O4-δ/C的制备及电化学性能研究. 无机材料学报(Journal of Inorganic Materials), 2010, 25(3): 230-234.

[10] 王恩通, 刘根庆, 任引哲. 锂离子电池正极材料LiFePO4 在Fe位掺杂的研究进展. 化学研究, 2007, 18(1): 93-97.

[11] 杨勇, 张忠如, 朱昌宝. 基于磷位掺杂的磷酸铁锂正极材料及其制备方法.申请号: 200710008713.2, 2007.03.16.

[12] 张中太, 罗绍华, 唐子龙, 等. 氧位掺杂型磷酸铁锂粉体的制备方法.申请号: 200510112562.6, 2005.10.11.

[13] Ouyang C Y, Wang D Y, Shi S Q, et al. First principles study on NaxLi1-xFePO4 as cathode material for rechargeable lithium batteries. Chinese Physics Letters, 2006, 23(1): 61-64.

[14] Nuquist R A. Infrared spectra of inorganic compounds (3800-45cm-1). New York: Academic Press, 1997.

[15] Bi H L, Allal I N, Yacoub I A, et al. Thermal physical and spectroscopic investigations of P2O5-A2MoO4-A2O (A=Li, Na) glasses. Phys. Chem. Glasses, 1999, 40(4): 229-234.

[16] Xu J W, Gilsond F R, Butler I S. FT-Raman and high-pressure FT-infrared spectroscopic investigation of monocalcium phosphatemonohydrate: Ca(H2PO4)2·H2O. Spectrochimica Acta, 1998, 54(12): 1869-1878.

[17] 韩恩山, 冯智辉, 魏子海, 等. 共沉淀法合成磷酸铁锂掺碳复合正极材料. 无机盐工业, 2008, 40(1): 22-25.

[18] 杨威, 曹传堂, 曹传宝. 共沉淀法制备锂离子电池正极材料LiFePO4及其性能研究. 材料工程, 2005, (6): 36-40.

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锂离子电池正极材料Li_0.99Na_0.01FePO₄/C的结构与电化学性能

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[1]	刘鹏东, 王桢, 刘永锋, 温广武. 硅泥在锂离子电池中的应用研究进展[J]. 无机材料学报, 2024, 39(9): 992-1004.
[2]	程节, 周月, 罗薪涛, 高美婷, 骆思妃, 蔡丹敏, 吴雪垠, 朱立才, 袁中直. 蛋黄壳结构FeF₃·0.33H₂O@N掺杂碳纳米笼正极材料的构筑及其电化学性能[J]. 无机材料学报, 2024, 39(3): 299-305.
[3]	胡梦菲, 黄丽萍, 李贺, 张国军, 吴厚政. 锂/钠离子电池硬碳负极材料的研究进展[J]. 无机材料学报, 2024, 39(1): 32-44.
[4]	苏楠, 邱介山, 王治宇. 高容量氟掺杂碳包覆纳米硅负极材料: 气相氟化法制备及其储锂性能[J]. 无机材料学报, 2023, 38(8): 947-953.
[5]	孔国强, 冷明哲, 周战荣, 夏池, 沈晓芳. Sb掺杂O3型Na_0.9Ni_0.5Mn_0.3Ti_0.2O₂钠离子电池正极材料[J]. 无机材料学报, 2023, 38(6): 656-662.
[6]	杨卓, 卢勇, 赵庆, 陈军. X射线衍射Rietveld精修及其在锂离子电池正极材料中的应用[J]. 无机材料学报, 2023, 38(6): 589-605.
[7]	李涛, 曹鹏飞, 胡力涛, 夏勇, 陈一, 刘跃军, 孙翱魁. NH₄⁺扩层MoS₂的制备及其储锌性能研究[J]. 无机材料学报, 2023, 38(1): 79-86.
[8]	宿拿拿, 韩静茹, 郭印毫, 王晨宇, 石文华, 吴亮, 胡执一, 刘婧, 李昱, 苏宝连. 基于ZIF-8的三维网络硅碳复合材料锂离子电池性能研究[J]. 无机材料学报, 2022, 37(9): 1016-1022.
[9]	王洋, 范广新, 刘培, 尹金佩, 刘宝忠, 朱林剑, 罗成果. 钾离子掺杂提高锂离子电池正极锰酸锂性能的微观机制[J]. 无机材料学报, 2022, 37(9): 1023-1029.
[10]	朱河圳, 王选朋, 韩康, 杨晨, 万睿哲, 吴黎明, 麦立强. 超高镍LiNi_0.91Co_0.06Al_0.03O₂@Ca₃(PO₄)₂正极材料的储锂稳定性的提升机制[J]. 无机材料学报, 2022, 37(9): 1030-1036.
[11]	冯锟, 朱勇, 张凯强, 陈长, 刘宇, 高彦峰. 勃姆石纳米片增强锂离子电池隔膜性能研究[J]. 无机材料学报, 2022, 37(9): 1009-1015.
[12]	陈莹, 栾伟玲, 陈浩峰, 朱轩辰. 基于应力场的锂离子电池正极多尺度失效研究[J]. 无机材料学报, 2022, 37(8): 918-924.
[13]	江依义, 沈旻, 宋半夏, 李南, 丁祥欢, 郭乐毅, 马国强. 双功能电解液添加剂对锂离子电池高温高电压性能的影响[J]. 无机材料学报, 2022, 37(7): 710-716.
[14]	苏东良, 崔锦, 翟朋博, 郭向欣. 石榴石型Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂对Si/C负极表面固体电解质中间相的调控机制研究[J]. 无机材料学报, 2022, 37(7): 802-808.
[15]	肖美霞, 李苗苗, 宋二红, 宋海洋, 李钊, 毕佳颖. 表面端基卤化Ti₃C₂ MXene应用于锂离子电池高容量电极材料的研究[J]. 无机材料学报, 2022, 37(6): 660-668.