卢云峰Nano Letters:石墨嵌入的磷酸铁锂用于大功率-能量正极
Nanoyu Nanoyu 2021-03-03


磷酸铁锂(LiFePO4,LFP)是一种低成本应用广泛的锂离子电池正极材料,但其较低的离子电导率和电子电导率严重限制了其倍率性能。

近日,美国加州大学洛杉矶分校卢云峰教授,Runwei Mo,Li Shen报道了成功合成了在石墨基质中生长LFP纳米颗粒的LFP/石墨复合材料。

文章要点

1研究人员首先使用熔融盐法将FeCl3插入天然石墨中,然后在含有锂和磷酸盐部分的乙二醇中进行溶剂热反应,从而在石墨层内形成LFP颗粒。进一步的高温退火会形成嵌入在微米级石墨颗粒中的纳米LFP颗粒。

2纳米LFP的形成最小化了颗粒内的离子扩散长度,将LFP纳米颗粒嵌入到连续的石墨片中使其界面电阻最小化,其形成过程中形成的多孔结构可以有效传输电解质。与传统的碳黑颗粒和LFP颗粒随机分布的LFP正极相比,这种LFP/石墨复合材料正极可以不使用导电剂(碳黑颗粒)。此外,复合材料中的石墨基体的多孔、高导电性和机械坚固性,使电极具有出色的循环性能和高倍率性能。

3实验结果显示,这种高质量负载电极具有高可逆容量(0.2 C下160 mAh g−1)、超高倍率容量(60 C下107 mAh g−1)和优异的循环性能(2000次循环可逆容量保持率超过95%),为低成本、长寿命和大功率电池提供了一种新的策略。同时,基于LFP/石墨复合材料制备的正极在60 C下的体积能量密度高达427W h L−1,在电动汽车和其他应用领域具有极高的应用价值。

 

参考文献

Fan Li, et al, Graphite-Embedded Lithium Iron Phosphate for High-Power−Energy Cathodes, Nano Lett., 2021

DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c00037

https://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c00037


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