溶胶-凝胶法制备LiCoPO4及其电化学性能

doi:10.3866/PKU.WHXB201111031

物理化学学报 >> 2012, Vol. 28 >> Issue (02): 343-348.doi: 10.3866/PKU.WHXB201111031

溶胶-凝胶法制备LiCoPO₄及其电化学性能

王绍亮, 唐致远, 沙鸥, 闫继

天津大学化工学院, 天津 300072

收稿日期:2011-08-19 修回日期:2011-10-10 发布日期:2012-01-11
通讯作者: 唐致远 E-mail:zytang@tju.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(20973124)资助项目

Synthesis and Electrochemical Performance of LiCoPO₄ by Sol-Gel Method

WANG Shao-Liang, TANG Zhi-Yuan, SHA Ou, YAN Ji

School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, P. R. China

Received:2011-08-19 Revised:2011-10-10 Published:2012-01-11
Contact: TANG Zhi-Yuan E-mail:zytang@tju.edu.cn
Supported by:
The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (20973124).

摘要/Abstract

摘要： 采用溶胶-凝胶法合成了高电位正极材料LiCoPO₄, 并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及充放电测试考察了不同烧结条件下产物的晶体结构、微观形貌以及电化学性能. 实验结果表明: 在650 °C下烧结12 h所制备的样品为单一橄榄石型结构的LiCoPO₄, 产物颗粒细小(0.2-0.4 μm)且分布均匀, 同时具有最佳的电化学性能, 其在1C倍率下的放电比容量可达到122.7 mAh·g^-1. 此外, 产物在充放电过程中均呈现两个电压平台, 且随着放电倍率的增加, 两个电压平台之间的区分逐渐明显, 分析认为, 这与充放电过程中锂离子的两步脱嵌行为有关.

关键词: 锂离子电池, LiCoPO₄, 正极材料, 溶胶-凝胶法

Abstract: High potential cathode material LiCoPO₄ was synthesized by sol-gel method. The effects of different sintering conditions on the crystal structure, surface morphology and electrochemical performance of LiCoPO₄ were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and charge-discharge tests. The results show that the sample synthesized at 650 ° C for 12 h has a good crystalline orthorhombic olivine-type structure and a uniform particle distribution (0.2-0.4 μm), which delivers the best electrochemical performance. The discharge capacity of the sample at 1C rate can reach 122.7 mAh·g^-1. Moreover, from the charge and discharge profiles, two charge/discharge plateaus are presented and they become more obvious with the increase of charge/discharge rate. This phenomenon can be interpreted by considering the two-step extraction/insertion behavior of Li+ in LiCoPO₄.

Key words: Lithium-ion battery, LiCoPO₄, Cathode material, Sol-gel method

王绍亮, 唐致远, 沙鸥, 闫继. 溶胶-凝胶法制备LiCoPO₄及其电化学性能[J]. 物理化学学报, 2012, 28(02), 343-348. doi: 10.3866/PKU.WHXB201111031

WANG Shao-Liang, TANG Zhi-Yuan, SHA Ou, YAN Ji. Synthesis and Electrochemical Performance of LiCoPO₄ by Sol-Gel Method[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28(02), 343-348. doi: 10.3866/PKU.WHXB201111031

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201111031

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2012/V28/I02/343

参考文献

(1) Murugan, A. V.; Muraliganth, T.; Ferreira, P. J.; Manthiram, A. Inorg. Chem. 2009, 48, 946.

(2) Fisher, C. A. J.; Prieto V. M. H.; Islam, M. S. Chem. Mater. 2008, 20, 5907.

(3) Muraliganth, T.; Manthiram, A. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 15530.

(4) Yang, J. S.; Xu, J. J. J. Electrochem. Soc. 2006, 153, A716.
(5) Murugan, A. V.; Muraliganth, T.; Manthiram, A. J. Electrochem. Soc. 2009, 156, A79.
(6) Li, H. H.; Jin, J.;Wei, J. P.; Zhou, Z.; Yan, J. Electrochem. Commun. 2009, 11, 95.

(7) Jang, I. C.; Lim, H. H.; Lee, S. B.; Karthikeyan, K.; Aravindan, V.; Kang, K.S.; Yoon,W. S.; Cho,W. I.; Lee, Y. S. J. Alloys. Compd. 2010, 497, 321.

(8) Han, D.W.; Kang, Y. M.; Yin, R. Z.; Song, M. S.; Kwon, H. S. Electrochem. Commun. 2009, 11, 137.

(9) Wang, F.; Yang, J.; Nuli Y. N.;Wang J. L. J. Power Sources 2011, 196, 4806.

(10) Zhao, Y. J.;Wang, S. J.; Zhao, C. S.; Xia, D. G. Rare Metals 2009, 28, 17.
(11) Bhuwaneswari, M. S.; Dimesso, L.; Jaegermann,W. J. Sol-Gel Sci. Technol. 2010, 56, 320.

(12) Poovizhi, P. N.; Selladurai, S. Ionics 2011, 17, 13
(13) Gangulibabu; Bhuvaneswari, D.; Kalaiselvi, N.; Jayaprakash, N.; Periasamy, P. J. Sol-Gel Sci Technol. 2009, 49, 137.

(14) Lucangelo, D.; Susanne, J.; Christina, S.;Wolfram, J. J. Solid State 2011 (accepted).
(15) Huang, Y. H.; Tong, Z. F.;Wei, T. Y.; Li, B. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 1325. [黄映恒, 童张法, 韦藤幼, 李斌. 物理化学学报, 2011, 27, 1325]
(16) Tong, H.; Hu, G. H.; Hu, G. R.; Peng, Z. D.; Zhang, X. L. Chin. J. Inorg. Chem. 2006, 22, 2159. [童汇, 胡国华, 胡国荣, 彭忠东, 张新龙. 无机化学学报, 2006, 22, 2159.]
(17) Park, K. S.; Kang, K. T.; Lee, S. B.; Kim, G. Y.; Park, Y. J.; Kim, H. G. Mater. Res. Bull. 2004, 39, 1803.

(18) Bramnik, N. N.; Bramnik, K. G.; Buhrmester, T.; Baehtz, C.; Ehrenberg, H.; Fuess, H. J. Solid State Eletrochem. 2004, 8, 558.
(19) Bramnik, N. N.; Nikolowski, K.; Baehtz, C.; Bramnik, K. G.; Ehrenberg, H. Chem. Mater. 2007, 19, 908.

(20) Nakayama, M.; Goto, S.; Uchimoto, Y.;Wakihara, M.; Kitajima, Y. Chem. Mater. 2004, 16, 3399.

(21) Tang, Z. Y.; Xue, J. J.; Liu, C. Y.; Zhuang, X. G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2001, 17, 385. [唐致远, 薛建军, 刘春燕, 庄新国. 物理化学学报, 2001, 17, 385.]

[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]	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 .
[4]	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 .
[5]	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 - .
[6]	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 - .
[7]	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 - .
[8]	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 - .
[9]	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 - .
[10]	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 - .
[11]	苏岳锋, 张其雨, 陈来, 包丽颖, 卢赟, 陈实, 吴锋. ZrO₂包覆高镍LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极材料提高其循环稳定性的作用机理[J]. 物理化学学报, 2021, 37(3): 2005062 - .
[12]	衡永丽, 谷振一, 郭晋芝, 吴兴隆. 水系锌离子电池用钒基正极材料的研究进展[J]. 物理化学学报, 2021, 37(3): 2005013 - .
[13]	黄江涛, 周江, 梁叔全. 客体预嵌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, 2021, 37(3): 2005020 - .
[14]	张思东, 刘园, 祁慕尧, 曹安民. 表面限域掺杂提升高比能正极材料稳定性[J]. 物理化学学报, 2021, 37(11): 2011007 - .
[15]	叶耀坤, 胡宗祥, 刘佳华, 林伟成, 陈涛文, 郑家新, 潘锋. 锂离子电池正极材料中的极化子现象理论计算研究进展[J]. 物理化学学报, 2021, 37(11): 2011003 - .

溶胶-凝胶法制备LiCoPO₄及其电化学性能

Synthesis and Electrochemical Performance of LiCoPO₄ by Sol-Gel 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