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《[工作][試手翻譯]使鋰離子二次電池擁有高倍率充放電性能的碳覆磷酸亞鐵鋰納米粒子的合成》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、使鋰離子二次電池擁有高倍率充放電性能的碳覆LiFePCU納米粒子的合成MuxinaKonarova,IzumiTaniguchi*DopartmontofChemicalEnginooring.GraduateSchoolofScienceandEngineering.Tokyo(nstrtuteofTechnology.2-12-1Ookayama.Moguro—ku.Tokyo152-8552.文章信息文章歷史收于2009年9月12日接受于2009年12月5日摘要我們開發(fā)了一種新型制備技術(shù),這種技術(shù)是使用噴霧熱分解和濕法球磨處理后進行熱處理來合成碳覆LiFe
2、PO4納米粒2010年1月8日后許可在網(wǎng)上公開碳覆LiFePCU納米粒子噴霧熱分解濕法球磨鋰離子電池負極子。使用這項技術(shù)時,在碳覆LiFePCU納米粒子的制備過程中被觀測記錄的過程參數(shù)的范圍很廣,如球磨時間和球粉比。我們探討了各種工藝參數(shù)對復(fù)合LiFePO4/C的物理和電化學性能的影響,然后通過對X射線衍射分析、射場掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、布魯諾爾?艾米特?泰勒算法以及使用一個Li
3、1MLiCIO4inEC:DEC=1:1
4、LiFePO4電化學電池進行測試,對這些結(jié)果進行了討論。碳覆LiFePO4納米粒子在經(jīng)過500攝氏度的環(huán)境下用噴霧熱分解,用球粉比為
5、40/0.5的球磨以每分鐘800轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速在氮氣中研磨3小時后,在600攝氏度、N2+3%H2的氣態(tài)環(huán)境中進行4小時的熱處理制備得到。掃描電子顯微鏡的觀測結(jié)果表明,工藝參數(shù)對LiFeO4粒子尺寸有顯著影響。此外,透射電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn),用這種方法制備出的幾何半徑146nm的LiFeO4粒子被幾納米厚的碳層覆蓋著。電化學測試表明,含碳覆LiFePCU納米粒子的電池可以提供更顯著的放電容量,循環(huán)穩(wěn)定性和在高充放電倍率下工作的能力。這些電池有在0.1C充放電倍率時165mAhg-5C時130mAhg-20C時105mAhg-i和60C時75mAhg-1的首次放電容量
6、,并且在100次循環(huán)使用后沒有容量衰減。簡介CrownCopyright?2009PublishedbyElsevierB?VAHrightsreserved導(dǎo)電率會使其難以充分利用于鋰離子電池。目最近,LiFeCU作為擁有相對而言的低毒性、低成本以及豐富的原材料的潛在次世代鋰離子電池的負極材料而備受關(guān)注。它還擁有比金屬前,通過減小粒子半徑[6-“]和碳覆[12-19]或復(fù)合LiFePO4/C[4,20-26]來提高LiFePO4的電化學性能已經(jīng)稍見成效。此外,LiFePO4材料鋰電池更高的3.4V鋰嵌電壓和高達170mAhg-i的合成制備也發(fā)展出很多種方法,包
7、括固態(tài)反的理論容量[1,2]o然而,由于橄欖石結(jié)構(gòu)應(yīng)[5,18,21,27-29],多元醇法[7]、溶膠凝膠法LiFeO4的低導(dǎo)電性和低鋰擴散[1,3-6]阻礙了[29,30]、水熱合成[12,29,31,32]下、微波合成其在電動車和混合動力車上的應(yīng)用。除非能改[3,12,20,33],溶劑熱法⑴,34]、機械活化善其低導(dǎo)電性和鋰離子穿過LiFePO4/FePO4界面時緩慢的擴散速度,否則LiFePO4負極的低■作者聯(lián)系方式:Tel:+81357342155;fax:+81357342155.E-mailaddress:taniguchi.i.aa@rn.ti
8、tech.ac.jp{I.Taniguchi).[6,13,14,16,17,24,35-37].共沉淀法[8,9]和模板法[22,38,39]。可需要降低粒子半徑和對LiFeO4進行碳覆時,制備方式的發(fā)展卻使合成的過程變得更加復(fù)雜。因為上述合成方法大都需要高退火溫度、較長的退火時間或需要多步驟研磨。同樣,也難以精確控制在水熱合成情況下所制備材料的化學成分。噴霧熱分解是用以接續(xù)或單步制備精細均勻的多組分粉末時常用的方法。相對于常規(guī)的陶瓷制備法,通過噴霧熱分解獲得的粒子大小有序分布在微米和亞微米之間,具有純度高.易控制成分的特點[40]o噴霧熱分解在退火后能獲得所
9、需材料的同時,退火所需的時間也比常規(guī)的陶瓷制備法短。此外,通過對噴霧熱分解獲得的粉末進行球磨處理后獲得的粉末擁有較窄的粒度分布。與此相反,通過多種耗時的燒結(jié)和研磨等固態(tài)反應(yīng)[27,28]獲得的粉末的粒度分布可能更廣。最近,Kang和Ceder[28]報告了通過固態(tài)反應(yīng)制LiFeo.9Po.9504-6有極高的充放電倍率??墒荶aghib等人[41]對前者的結(jié)果有大量質(zhì)疑。在我們之前的研究中[4,17],分別用噴霧熱分解和噴霧熱分解結(jié)合干法球磨制備出復(fù)合LiFePCU/C和碳覆LiFePCU粒子。在這些研究中可以清楚地看到碳復(fù)合和碳覆是提高LiFePO4負極材料的
10、電化學性能的有效方式???/p>