石墨烯掺杂LiFePO4电极材料的合成及其电化学性能

徐科 申来法 米常焕 张校刚

引用本文: 徐科, 申来法, 米常焕, 张校刚. 石墨烯掺杂LiFePO4电极材料的合成及其电化学性能[J]. 物理化学学报, 2012, 28(01): 105-110. doi: 10.3866/PKU.WHXB201228105 shu
Citation:  XU Ke, SHEN Lai-Fa, MI Chang-Huan, ZHANG Xiao-Gang. Synthesis and Electrochemical Performance of Graphene Modified LiFePO4 Cathode Materials[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(01): 105-110. doi: 10.3866/PKU.WHXB201228105 shu

石墨烯掺杂LiFePO4电极材料的合成及其电化学性能

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展计划项目(973) (2007CB209703) (973) (2007CB209703)

    国家自然科学基金(20873064, 21173120, 21103090) (20873064, 21173120, 21103090)

    江苏省普通高校科研创新计划(CXZZ11_0204) (CXZZ11_0204)

    南京航空航天大学博士学位论文创新与创优基金资助(BCXJ11-10) (BCXJ11-10)

摘要: 采用水热辅助法合成石墨烯改性的LiFePO4多孔微球电极材料. 并对材料进行了X射线衍射(XRD), 扫描电子显微镜(SEM), 透射电子显微镜(TEM), 傅里叶变换红外(FT-IR)光谱, 充放电等表征. 从结果可以看出在2 mol·L-1 LiNO3电解液体系中单纯包碳的LiFePO4微球在1C、50C倍率时的比容量分别为137、64 mAh·g-1,而石墨烯改性的LiFePO4微球的比容量分别为141、105 mAh·g-1, 表现出较好的倍率特性. 恒流循环充放电测试60 次后两种材料容量保持率分别为70.2%、83.7%. 说明掺杂石墨烯构成的三维导电网络能明显改善LiFePO4的电化学性能.

English

    1. [1]

      (1) Padhi, A. K.; Nanjundaswamy, K. S.; Masquelier, C.; Okada, S.; odenough, J. B. J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 1188.  (1) Padhi, A. K.; Nanjundaswamy, K. S.; Masquelier, C.; Okada, S.; odenough, J. B. J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 1188.  

    2. [2]

      (2) Padhi, A. K.; Nanjundaswamy, K. S.; Masquelier, C.; Okada, S.; odenough, J. B. J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 1609.  (2) Padhi, A. K.; Nanjundaswamy, K. S.; Masquelier, C.; Okada, S.; odenough, J. B. J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 1609.  

    3. [3]

      (3) Ravet, N.; odenough, J. B.; Besner, S.; Simoneau, M.; Hovington, P.; Armand, M. Proceedings of the 196th ECS Meeting, Honolulu, HI, Oct 1999; pp 17-22.(3) Ravet, N.; odenough, J. B.; Besner, S.; Simoneau, M.; Hovington, P.; Armand, M. Proceedings of the 196th ECS Meeting, Honolulu, HI, Oct 1999; pp 17-22.

    4. [4]

      (4) Belharouak, I.; Johnson, C.; Amine, K. Electrochem. Commun. 2005, 7, 983.  (4) Belharouak, I.; Johnson, C.; Amine, K. Electrochem. Commun. 2005, 7, 983.  

    5. [5]

      (5) Takeuchi, T.; Tabuchi, M.; Nakashima, A.; Nakamura, T.; Miwa, Y.; Kageyama, H.; Tatsumi, K. J. Power Sources 2005, 146, 575.  (5) Takeuchi, T.; Tabuchi, M.; Nakashima, A.; Nakamura, T.; Miwa, Y.; Kageyama, H.; Tatsumi, K. J. Power Sources 2005, 146, 575.  

    6. [6]

      (6) Chen, Z. Y.; Zhu, H. L.; Ji, S.; Fakir, R.; Linkov, V. Solid State Ionics 2008, 179, 1810.  (6) Chen, Z. Y.; Zhu, H. L.; Ji, S.; Fakir, R.; Linkov, V. Solid State Ionics 2008, 179, 1810.  

    7. [7]

      (7) Chen, Z. H.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc. 2002, 149, A1184.(7) Chen, Z. H.; Dahn, J. R. J. Electrochem. Soc. 2002, 149, A1184.

    8. [8]

      (8) Zhang, D.; Cai, R.; Zhou, Y. K.; Shao, Z. P.; Liao, X. Z.; Ma, Z. F. Electrochim. Acta 2010, 55, 2653.  (8) Zhang, D.; Cai, R.; Zhou, Y. K.; Shao, Z. P.; Liao, X. Z.; Ma, Z. F. Electrochim. Acta 2010, 55, 2653.  

    9. [9]

      (9) Chung, S. Y.; Bloking, J. T.; Chiang, Y. M. Nat. Mater. 2002, 1, 123.  (9) Chung, S. Y.; Bloking, J. T.; Chiang, Y. M. Nat. Mater. 2002, 1, 123.  

    10. [10]

      (10) Wang, Y.;Wang, Y.; Hosono, E.;Wang, K.; Zhou, H. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 7461.  (10) Wang, Y.;Wang, Y.; Hosono, E.;Wang, K.; Zhou, H. Angew. Chem. Int. Edit. 2008, 47, 7461.  

    11. [11]

      (11) Qian, J. F.; Zhou, M.; Cao, Y. L.; Ai, X. P.; Yang, H. X. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 3477.  (11) Qian, J. F.; Zhou, M.; Cao, Y. L.; Ai, X. P.; Yang, H. X. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 3477.  

    12. [12]

      (12) Liu, J. L.; Jiang, R. R.;Wang, X.; Huang, T.; Yu, A. S. J. Power Sources 2009, 194, 536.  (12) Liu, J. L.; Jiang, R. R.;Wang, X.; Huang, T.; Yu, A. S. J. Power Sources 2009, 194, 536.  

    13. [13]

      (13) Kostecki, R.; Schnyder, B.; Alliata, D.; Song, X.; Kinoshita, K.; Kotz, R. Thin Solid Films 2001, 396, 36.  (13) Kostecki, R.; Schnyder, B.; Alliata, D.; Song, X.; Kinoshita, K.; Kotz, R. Thin Solid Films 2001, 396, 36.  

    14. [14]

      (14) He, P.; Zhang, X.;Wang, Y. G.; Cheng, L.; Xia, Y. Y. J. Electrochem Soc. 2008, 155, A144.(14) He, P.; Zhang, X.;Wang, Y. G.; Cheng, L.; Xia, Y. Y. J. Electrochem Soc. 2008, 155, A144.

    15. [15]

      (15) Luo, J. Y.; Cui,W. J.; He, P.; Xia, Y. Y. J. Nat. Chem. 2010, 2, 760.  (15) Luo, J. Y.; Cui,W. J.; He, P.; Xia, Y. Y. J. Nat. Chem. 2010, 2, 760.  

    16. [16]

      (16) He, P.; Liu, J. L.; Cui,W. J.; Luo, J. Y.; Xia, Y. Y. Electrochim. Acta. 2011, 56, 2351.  (16) He, P.; Liu, J. L.; Cui,W. J.; Luo, J. Y.; Xia, Y. Y. Electrochim. Acta. 2011, 56, 2351.  

    17. [17]

      (17) Chen, S. Y.; Gao, B.; Su, L. H.; Mi, C. H.; Zhang, X. G. J. Solid State Electrochem. 2009, 13, 1361.  (17) Chen, S. Y.; Gao, B.; Su, L. H.; Mi, C. H.; Zhang, X. G. J. Solid State Electrochem. 2009, 13, 1361.  

    18. [18]

      (18) Su, F. Y.; You, C. H.; He, Y. B.; Lv,W.; Cui,W.; Jin, F. M.; Li, B. H.; Yang, Q. H.; Kang, F. Y. J. Mater. Chem. 2010, 20, 9644.  (18) Su, F. Y.; You, C. H.; He, Y. B.; Lv,W.; Cui,W.; Jin, F. M.; Li, B. H.; Yang, Q. H.; Kang, F. Y. J. Mater. Chem. 2010, 20, 9644.  

    19. [19]

      (19) Hummers,W. S.; Offeman, R. E. J. Am. Chem. Soc. 1958, 80, 1339.  (19) Hummers,W. S.; Offeman, R. E. J. Am. Chem. Soc. 1958, 80, 1339.  

    20. [20]

      (20) Wang, D. Y.; Li, H.; Shi, S. Q.; Huang, X. J.; Chen, L. Q. Electrochim. Acta 2005, 50, 2955.  (20) Wang, D. Y.; Li, H.; Shi, S. Q.; Huang, X. J.; Chen, L. Q. Electrochim. Acta 2005, 50, 2955.  

    21. [21]

      (21) Shi, Z. C.; Ye,W. L.;Wang, Q.; Li, Y. X.; Yang, Y. Electrochim. Acta 2008, 53, 2665.  (21) Shi, Z. C.; Ye,W. L.;Wang, Q.; Li, Y. X.; Yang, Y. Electrochim. Acta 2008, 53, 2665.  

    22. [22]

      (22) Szabo, T.; Berkesi, O.; Dekany, I. Carbon 2005, 43, 3186.  (22) Szabo, T.; Berkesi, O.; Dekany, I. Carbon 2005, 43, 3186.  

    23. [23]

      (23) Burba, C. M.; Frech, R. J. Electrochem Soc. 2004, 151, A1032.(23) Burba, C. M.; Frech, R. J. Electrochem Soc. 2004, 151, A1032.

    24. [24]

      (24) Julien, C.M.; Zaghib, K.; Mauger, A.; Massot, M.; Salah, A. A.; Selmane, M.; Gendron, F. J. Appl. Phys. 2006, 100, 063511.  (24) Julien, C.M.; Zaghib, K.; Mauger, A.; Massot, M.; Salah, A. A.; Selmane, M.; Gendron, F. J. Appl. Phys. 2006, 100, 063511.  

    25. [25]

      (25) Dresselhaus, M.S.; Dresselhaus, G. Light Scattering in Solids, 3rd ed.; Springer: Berlin, 1982; p 3.(25) Dresselhaus, M.S.; Dresselhaus, G. Light Scattering in Solids, 3rd ed.; Springer: Berlin, 1982; p 3.

    26. [26]

      (26) Morishita, T.; Soneda, Y.; Hatori, H.; Inagaki, M. Electrochim. Acta 2007, 52, 2478.  (26) Morishita, T.; Soneda, Y.; Hatori, H.; Inagaki, M. Electrochim. Acta 2007, 52, 2478.  

    27. [27]

      (27) Appapillai, A. T.; Mansour, A. N.; Cho, J.; Yang, S. H. Chem. Mater. 2007, 19, 5748.  (27) Appapillai, A. T.; Mansour, A. N.; Cho, J.; Yang, S. H. Chem. Mater. 2007, 19, 5748.  

    28. [28]

      (28) Mai, L. Q.; Yang, F.; Zhao, Y. L.; Xu, X.; Xu, L.; Luo, Y. Z. Nat. Commun. 2011, 2, 381.  (28) Mai, L. Q.; Yang, F.; Zhao, Y. L.; Xu, X.; Xu, L.; Luo, Y. Z. Nat. Commun. 2011, 2, 381.  

    29. [29]

      (29) Shen, L. F.; Yuan, C. Z.; Luo, H. J.; Zhang, X. G.; Yang, S. D.; Lu, X. Nanoscale 2011, 3, 572.  (29) Shen, L. F.; Yuan, C. Z.; Luo, H. J.; Zhang, X. G.; Yang, S. D.; Lu, X. Nanoscale 2011, 3, 572.  

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1890
  • 文章访问数:  3777
  • HTML全文浏览量:  13
文章相关
  • 发布日期:  2011-12-29
  • 收稿日期:  2011-07-26
  • 网络出版日期:  2011-10-20
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章