前驱体配料温度对水热法制备LiFePO4的影响

doi:10.3866/PKU.WHXB20110905

物理化学学报 >> 2011, Vol. 27 >> Issue (10): 2347-2352.doi: 10.3866/PKU.WHXB20110905

前驱体配料温度对水热法制备LiFePO₄的影响

赵浩川¹, 宋杨¹, 郭孝东¹, 钟本和¹, 董静¹, 刘恒²

1. 四川大学化学工程学院, 成都 610065;
2. 四川大学材料科学与工程学院, 成都 610064

收稿日期:2011-04-25 修回日期:2011-06-19 发布日期:2011-09-27
通讯作者: 钟本和 E-mail:Zhongbenhe@hotmail.com
基金资助:
国家科技支撑计划(2007BAQ01055)资助项目

Effect of Precursor Ingredient Temperature on the Performance of LiFePO₄ by Hydrothermal Method

ZHAO Hao-Chuan¹, SONG Yang¹, GUO Xiao-Dong¹, ZHONG Ben-He¹, DONG Jing¹, LIU Heng²

1. College of Chemical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, P. R. China;
2. College of Materials Science and Engineering, Sichuan University, Chengdu 610064, P. R. China

Received:2011-04-25 Revised:2011-06-19 Published:2011-09-27
Contact: ZHONG Ben-He E-mail:Zhongbenhe@hotmail.com
Supported by:
The project was supported by the National Science & Technology Pillar Program of China (2007BAQ01055).

摘要/Abstract

摘要： 研究了配料温度对水热法制备磷酸铁锂的影响. 通过X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)以及元素分析等手段分析了不同温度下制备的前驱体和最终的LiFePO₄样品, 其结果表明配料温度对磷酸铁锂前驱体颜色和特性有明显影响. 通过仔细控制该温度可以制得高纯Li₃PO₄ 中间体并抑制前驱体中Fe(OH)₃的形成. 有利于进一步获得结晶良好不含Fe³⁺的LiFePO₄样品, 显著提高了LiFePO₄材料的放电比容量. 当配料温度为30 °C时获得的样品, 0.1C倍率下放电比容量达到156 mAh·g^-1, 0.5C倍率下放电比容量为151 mAh·g^-1, 10C倍率下放电比容量为127 mAh·g^-1, 循环20次容量保持率达99%.

关键词: 锂离子电池, 正极, 水热法, 磷酸铁锂, 温度

Abstract: We investigated LiFePO₄ particles that were prepared by a hydrothermal reaction at different ingredient temperatures. The precursors and final LiFePO₄ products were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), cyclic voltammetry (CV), and elemental analysis. The results show that ingredient temperature had a significant effect on the color and characteristics of the LiFePO₄ precursors. High purity Li₃PO₄ was obtained and the formation of Fe(OH)₃ in the precursors was inhibited by controlling the ingredient temperature carefully. In addition well-crystalline and free Fe³⁺ LiFePO₄ samples were synthesized, which greatly increased the discharge capacity of the LiFePO₄ cathode materials. At an ingredient temperature of 30 °C the discharge specific capacity of the as-prepared sample was found to be 156 mAh·g^-1 at 0.1C rate, 151 mAh·g^-1 at 0.5C rate and it remained 127 mAh·g^-1 even at a rate of 10C while the cycling retention rate was 99% after 20 cycles.

Key words: Lithium ion battery, Cathode, Hydrothermal method, LiFePO₄, Temperature

赵浩川, 宋杨, 郭孝东, 钟本和, 董静, 刘恒. 前驱体配料温度对水热法制备LiFePO₄的影响[J]. 物理化学学报, 2011, 27(10): 2347-2352.

ZHAO Hao-Chuan, SONG Yang, GUO Xiao-Dong, ZHONG Ben-He, DONG Jing, LIU Heng. Effect of Precursor Ingredient Temperature on the Performance of LiFePO₄ by Hydrothermal Method[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2011, 27(10): 2347-2352.

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB20110905

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2011/V27/I10/2347

参考文献

(1) Amatucci, G. G.; Pereira, N.; Zheng, T.; Plitz, I.; Tarascon, J. M. J. Power Sources 1999, 81-82, 39.
(2) Padhi, A. K.; Nanjundaswamy, K. S.; Goodenough, J. B. J. Eletrochem. Soc. 1997, 144, 1188.

(3) Guo, X. D.; Liu, H.;Wu, D. Q; Zhong, B. H. Materials Review 2009, 23, 28.
[郭孝东, 刘恒, 吴德桥, 钟本和. 材料导报, 2009, 23, 28.]
(4) Wen, Y. X.; Zheng, M. P.; Tong, Z. F.; Su, H. F.; Xue, M. H. The Chinese Journal of Nonferrous Metals 2005, 15, 1436.
[文衍宣, 郑绵平, 童张法, 粟海锋, 薛敏华. 中国有色金属, 2005, 15, 1436.]
(5) Wu, L.;Wang, Z. X.; Li, X. H.; Li, L. J.; Guo, H. J.; Zheng, J. C.;Wang, X. J. Trans. Nonferrous Met. Soc. China 2010, 20, 814.

(6) Li, G. H.; Azuma, H.; Tohda, M. J. Eletrochem. Soc. 2002, 149, A743.
(7) Hua, N;Wang, C. Y.; Kang, X. Y.;Wumair, T.; Han, Y. J. Alloy. Compd. 2010, 503, 204.

(8) Zhang, M.; Jiao, L. F.; Yuan, H. T.;Wang, Y. M.; Guo, J.; Zhao, M.;Wang,W.; Zhou, X. D. Solid State Ionics 2006, 177, 3309.

(9) Chen, Y.;Wang, Z. L.; Yu, C. Y.; Xia, D. G.;Wu, Z. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 1498.
[陈宇, 王忠丽, 于春洋, 夏定国, 吴自玉. 物理化学学报, 2008, 24, 1498.]
(10) Lu, J. B.; Tang, Z. L.; Zhang, Z. T.; Jin, Y. Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2005, 21, 319.
[卢俊彪, 唐子龙, 张中太, 金永拄. 物理学报, 2005, 21, 319.]
(11) Zhang, Q.;Wang, S. M.; Zhou, Z. F.; Ma, G. L.; Jiang,W.W.; Guo, X. S.; Zhao, S. Solid State Ionics 2011, 191, 40.

(12) Guo, X. D.; Zhong, B. H.; Liu, H.;Wu, D. Q.; Tang, Y.; Tang, H. J. Eletrochem. Soc. 2009, 156, A787.
(13) Yu, H. M.; Zheng,W.; Cao, G. S.; Zhao, X. B. Acta Phys. -Chim. Sin. 2009, 25, 2186.
[余红明, 郑威, 曹高劭, 赵新兵. 物理化学学报, 2009, 25, 2186.]
(14) Konarova, M.; Taniguchi, I. J. Power Sources 2010, 195, 3661.

(15) Kim, H. J.; Kim, J. M.; Kim,W. S.; Koo, H. J.; Bae, D. S.; Kim, H. S. J. Alloy. Compd. 2011, 509, 5662.

(16) Su, C.; Lu, G. Q.; Xu, L. H.; Zhang, C.; Ma, C. A. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 609.
[苏畅, 陆国强, 徐立环, 张诚, 马淳安. 物理化学学报, 2011, 27, 609.
(17) Wu, D. Q.; Zhong, B. H.; Xu, R.; Guo, X. D.; Liu, H.; Song, Y.; Tang, Y. New Chemical Materials 2010, 38, 37.
[吴德桥, 钟, 徐瑞, 郭孝东, 刘恒, 宋杨, 唐艳. 化工新型材料, 2010, 38, 37.]
(18) Jaewon, L.; Amyn, S. T. Journal of Supercritical Fluids 2005, 35, 83.

(19) Zhang, C. H.; Huang, X.; Yin, Y. S.; Dai, J. H.; Zhu, Z. B. Ceramics International 2009, 35, 2979.

(20) Tajimi, S.; Ikeda, Y.; Uematsu, K.; Toda, K.; Sato, M. Solid State Ionics 2004, 175, 287.

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

(22) Recham, N.; Armand, M.; Tarascon, J. M. C. R. Chimie 2010, 13, 106.

(23) Zhuang, D. G.; Zhao, X. B.; Cao, G. S.; Mi, C. H.; Tu, J.; Tu, J. P. The Chinese Journal of Nonferrous Metals 2005, 15, 2034.
[庄大高, 赵新兵, 曹高劭, 米常焕, 涂健, 涂江平. 中国有属学报, 2005, 15, 2034.]
(24) Franger, S.; Le Cras, F.; Bourbon, C.; Rouault, H. J. Power Sources 2003, 119-121, 252.
(25) Islam, M. S.; Driscoll, D. J.; Fisher, CA. J.; Slater, P. R. Chem. Mater. 2005, 17, 5085.

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

(27) Andersson, A. S.; Thomas, J. O. J. Power Sources 2001, 97-98, 498.

[1]	鲁航语, 侯瑞林, 褚世勇, 周豪慎, 郭少华. 高比能锂离子电池层状富锂正极材料改性策略研究进展[J]. 物理化学学报, 2023, 39(7): 2211057 -0 .
[2]	刘欢, 马宇, 曹斌, 朱奇珍, 徐斌. MXenes在水系锌离子电池中的应用研究进展[J]. 物理化学学报, 2023, 39(5): 2210027 -0 .
[3]	王晶晶, 曹贵强, 段瑞贤, 李向阳, 李喜飞. 金属单原子催化剂增强硫正极动力学的研究进展[J]. 物理化学学报, 2023, 39(5): 2212005 -0 .
[4]	徐铭礼, 刘猛闯, 杨泽洲, 吴晨, 钱江锋. 高比能钠离子电池预钠化技术研究进展[J]. 物理化学学报, 2023, 39(3): 2210043 -0 .
[5]	汪茹, 刘志康, 严超, 伽龙, 黄云辉. 高安全锂离子电池复合集流体的界面强化[J]. 物理化学学报, 2023, 39(2): 2203043 -0 .
[6]	齐亚娥, 夏永姚. 电解液调控策略提升水系锌离子电池正极材料电化学性能[J]. 物理化学学报, 2023, 39(2): 2205045 -0 .
[7]	张默淳, 冯硕, 邬赟羚, 李彦光. 镁离子电池正极材料研究进展[J]. 物理化学学报, 2023, 39(2): 2205050 -0 .
[8]	朱思颖, 李辉阳, 胡忠利, 张桥保, 赵金保, 张力. 锂离子电池氧化亚硅负极结构优化和界面改性研究进展[J]. 物理化学学报, 2022, 38(6): 2103052 - .
[9]	杨越, 朱加伟, 王鹏彦, 刘海咪, 曾炜豪, 陈磊, 陈志祥, 木士春. 镶嵌于NH₂-MIL-125 (Ti)衍生氮掺多孔碳中的花状超细纳米TiO₂作为高活性和稳定性的锂离子电池负极材料[J]. 物理化学学报, 2022, 38(6): 2106002 - .
[10]	莫英, 肖逵逵, 吴剑芳, 刘辉, 胡爱平, 高鹏, 刘继磊. 锂离子电池隔膜的功能化改性及表征技术[J]. 物理化学学报, 2022, 38(6): 2107030 - .
[11]	吴锋, 李晴, 陈来, 王紫润, 陈刚, 包丽颖, 卢赟, 陈实, 苏岳锋. 高镍正极材料中钴元素的替代方案及其合成工艺优化[J]. 物理化学学报, 2022, 38(5): 2007017 - .
[12]	张梦迪, 陈蓓, 吴明铂. 石墨烯作为硫载体在锂硫电池中的研究进展[J]. 物理化学学报, 2022, 38(2): 2101001 - .
[13]	刘学伟, 牛莹, 曹瑞雄, 陈晓红, 商红岩, 宋怀河. 石墨烯包覆天然球形石墨作为锂离子电池的负极材料，是否需要乙炔黑导电剂？[J]. 物理化学学报, 2022, 38(2): 2012062 - .
[14]	丁晓博, 黄倩晖, 熊训辉. 锂离子电池快充石墨负极研究与应用[J]. 物理化学学报, 2022, 38(11): 2204057 - .
[15]	Dautzenberg Frits Mathias, 路勇, 徐彬. 通过脱碳控制全球平均温度[J]. 物理化学学报, 2021, 37(5): 2008066 - .

前驱体配料温度对水热法制备LiFePO₄的影响

Effect of Precursor Ingredient Temperature on the Performance of LiFePO₄ by Hydrothermal Method

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0