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锂离子电池正极材料Li2FeSiO4%2fC的改性研究.pdf
V01.3l 高等学校化学学‘报 No.1l
CHEMICALOF 2148—2152
2010年11月 JOURNALCHINESEUNⅣERSmES
锂离子电池正极材料Li2
FeSi04/C的改性研究
和兴广,杨桂玲,孙立群,谢海明,王荣顺
(东北师范大学化学学院,吉林省锂离子电池材料科技创新中心,长春130024)
摘要采用改进的溶胶-凝胶法合成了“:Fe。Mn,si0。/c(髫=0,1/4,l/3,l/2)复合材料.用x射线衍射
(xRD)、拉曼光谱和扫描电子显微镜(sEM)对材料的结构和形貌进行了表征.通过恒流充放电对材料的电
化学性能进行了测试.结果表明,在室温、1.5~4.8V电压范围内,于c/16倍率下进行充放电测试时,
Li:Fe,。Mn。。si0。/C具有较高的首次放电比容量(201.OmA·h/g),具有良好的电化学性能.
关键词 锂离子电池;正极材料;“2FeSi0。
中图分类号0614;0646文献标识码A 文章编号025l聊90(2010)11.2148旬5
作为新一代锂离子电池正极材料,已逐渐成为人们研究的热点.其中,硅酸盐系列化合物具有自然资
源丰富、价格低廉、无毒、环境友好和安全性能高等优点,同时,这一系列化合物理论比容量较高,使
si—O键与卜O键具有相似的稳定性旧J,理论上能够可逆地脱嵌2个锂,使其理论比容量达到300
mA·h/g以上.其中Li2MnsiO。的理论比容量大约为330mA·h/g,但其在第一次充放电之后,结构会
发生很大变化,影响了锂离子的可逆脱嵌,阻碍了它在锂离子电池上的应用∞’61.Li:FesiO。则有较好
的循环可逆性.N”6n等心1用固相法首次合成了“:FesiO。锂离子电池正极材料,其具有优良的电化学
166
mA·h/∥1.若能实现2个锂的嵌脱,理论容量则能达到320mA·II/g以上¨J.目前人们通过表
面包覆哺]、金属掺杂∞.9·10o和合成纳米粒子…。等方法改善了其电化学性能.
“:MnsiO。可以脱嵌2个锂,但其结构不稳定,循环性较差,而Li:FesiO。只能脱嵌一个锂,但循
J.本文采用改
环性较好,如果将两者很好地结合起来将可能极大地改善Li:MsiO。的电化学性能【2’3’5’9
材料,并对其结构、形貌以及电化学性能进行了研究.结果表明,Li:Fe训Mn,月siO。/C具有良好的电化
学性能.
1 实验部分
1.1试剂与仪器
H60z,
纳米二氧化硅(siO:,cabosilM5),柠檬酸(C。H。O,H:O,分析纯,北京化工厂),乙二醇(C2
剂厂).
日本RigakuP/ma】【2200VPC型x射线衍射仪,Cu靶^缸射线,40kV,50‘mA,步宽0.02。,扫描速
谱仪,激发波长为325啪,光谱测量范围为100—2000cm~;SDY-5型双电测四探针测试仪;xL-30型
收稿日期:2009.1l舶.
联系人简介:王荣顺,男,教授,博士生导师,主要从事应用量子化学和功能材料研究.E-miI:w肌g隋@mnu.edu.cII
万方数据
No.11 和兴广等:锂离子电池正极材料“2Fesi0。/c的改性研究 2149
扫描电子显微镜;Land电池程控测试仪.
1.2实验过程
“:FesiO。/c复合材料的制备:将摩尔比为1:l:2的SiO:、乙二醇和柠檬酸加入到100mL水中(柠
檬酸既用作配位剂又用作碳源),超声分散2
和siO:的摩尔比为2:1:1.将溶液在磁力搅拌器上搅拌lh后,静置,形成溶胶后,放入80℃烘箱中
干燥24
h.将得到的干凝胶充分研磨后,在N:气气氛的温控管式炉中以10℃/min升
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