氨蒸发诱导法制备纳米结构LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2及其作为高功率型锂离子电池正极材料的性能

滑纬博 郑卓 李龙燕 郭孝东 刘恒 沈重亨 吴振国 钟本和 黄令

引用本文: 滑纬博, 郑卓, 李龙燕, 郭孝东, 刘恒, 沈重亨, 吴振国, 钟本和, 黄令. 氨蒸发诱导法制备纳米结构LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2及其作为高功率型锂离子电池正极材料的性能[J]. 物理化学学报, 2014, 30(8): 1481-1486. doi: 10.3866/PKU.WHXB201405303 shu
Citation:  HUA Wei-Bo, ZHENG Zhuo, LI Long-Yan, GUO Xiao-Dong, LIU Heng, SHEN Chong-Heng, WU Zhen-Guo, ZHONG Ben-He, HUANG Ling. Synthesis of Nanostructured LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 by Ammonia-Evaporation-Induced Synthesis and Its Electrochemical Properties as a Cathode Material for a High-Power Li-Ion Battery[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(8): 1481-1486. doi: 10.3866/PKU.WHXB201405303 shu

氨蒸发诱导法制备纳米结构LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2及其作为高功率型锂离子电池正极材料的性能

  • 基金项目:

    四川大学青年基金(2011SCU11081) 

    教育部高校博士学科点科研基金(20120181120103)资助项目 

摘要:

采用氨蒸发诱导法成功制备出纳米结构LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料,借助X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高分辨率透射电镜(HRTEM)、能量分散谱(EDS)和比表面测试等表征手段及恒电流充放电测试研究了其晶体结构、微观形貌和电化学性能. 研究表明该方法制备出的材料具有良好的α-NaFeO2层状结构,阳离子混排程度低. 纳米片交错堆积而成核桃仁状形貌,片与片之间形成许多纳米孔,而且纳米片的侧面属于{010}活性面,能够提供较多的锂离子的脱嵌通道. 在室温下及3.0-4.6 V充放电范围内,该材料在电流密度为0.5C、1C、3C、5C和10C时放电比容量分别为172.90、153.95、147.09、142.16 和131.23mAh·g-1. 说明其具有优异的电化学性能,非常有潜力用于动力汽车等高功率密度锂离子电池中.

English

    1. [1]

      (1) Sathiya, M.; Rousse, G.; Ramesha, K.; Laisa, C. P.; Vezin, H.; Sougrati, M. T.; Doublet, M. L.; Foix, D.; nbeau, D.;Walker, W.; Prakash, A. S.; Hassine, M. B.; Dupont, L.; Tarascon, J. M. Nat. Mater. 2013, 12, 827. doi: 10.1038/nmat3699

      (1) Sathiya, M.; Rousse, G.; Ramesha, K.; Laisa, C. P.; Vezin, H.; Sougrati, M. T.; Doublet, M. L.; Foix, D.; nbeau, D.;Walker, W.; Prakash, A. S.; Hassine, M. B.; Dupont, L.; Tarascon, J. M. Nat. Mater. 2013, 12, 827. doi: 10.1038/nmat3699

    2. [2]

      (2) Wang, F.; Xiao, S.; Chang, Z.; Yang, Y.;Wu, Y. Chem. Commun. 2013, 49, 9209. doi: 10.1039/c3cc44360d(2) Wang, F.; Xiao, S.; Chang, Z.; Yang, Y.;Wu, Y. Chem. Commun. 2013, 49, 9209. doi: 10.1039/c3cc44360d

    3. [3]

      (3) Zhong, Y. J.; Li, J. T.;Wu, Z. G.; Zhong, B. H.; Guo, X. D.; Huang, L.; Sun, S. G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 1989. [钟艳君, 李君涛, 吴振国, 钟本和, 郭孝东, 黄令, 孙世刚. 物理化学学报, 2013, 29, 1989.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201306181(3) Zhong, Y. J.; Li, J. T.;Wu, Z. G.; Zhong, B. H.; Guo, X. D.; Huang, L.; Sun, S. G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 1989. [钟艳君, 李君涛, 吴振国, 钟本和, 郭孝东, 黄令, 孙世刚. 物理化学学报, 2013, 29, 1989.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201306181

    4. [4]

      (4) Kang, K.; Meng, Y. S.; Breger, J.; Grey, C. P.; Ceder, G. Science 2006, 311, 977. doi: 10.1126/science.1122152(4) Kang, K.; Meng, Y. S.; Breger, J.; Grey, C. P.; Ceder, G. Science 2006, 311, 977. doi: 10.1126/science.1122152

    5. [5]

      (5) Ban, C.; Li, Z.;Wu, Z.; Kirkham, M. J.; Chen, L.; Jung, Y. S.; Payzant, E. A.; Yan, Y.; Whittingham, M. S.; Dillon, A. C. Adv. Energy Mater. 2011, 1, 58. doi: 10.1002/aenm.201000001(5) Ban, C.; Li, Z.;Wu, Z.; Kirkham, M. J.; Chen, L.; Jung, Y. S.; Payzant, E. A.; Yan, Y.; Whittingham, M. S.; Dillon, A. C. Adv. Energy Mater. 2011, 1, 58. doi: 10.1002/aenm.201000001

    6. [6]

      (6) Hu, C. Y.; Guo, J.; Du, Y.; Xu, H. H.; He, Y. H. Trans. Nonferrous Met. Soc. China 2011, 21, 114. doi: 10.1016/S1003-6326(11)60686-9(6) Hu, C. Y.; Guo, J.; Du, Y.; Xu, H. H.; He, Y. H. Trans. Nonferrous Met. Soc. China 2011, 21, 114. doi: 10.1016/S1003-6326(11)60686-9

    7. [7]

      (7) Yin, K.; Fang,W.; Zhong, B.; Guo, X.; Tang, Y.; Nie, X. Electrochim. Acta 2012, 85, 99. doi: 10.1016/j.electacta.2012.06.064(7) Yin, K.; Fang,W.; Zhong, B.; Guo, X.; Tang, Y.; Nie, X. Electrochim. Acta 2012, 85, 99. doi: 10.1016/j.electacta.2012.06.064

    8. [8]

      (8) Xu, Z.; Xiao, L.;Wang, F.;Wu, K.; Zhao, L.; Li, M. R.; Zhang, H. L.;Wu, Q.;Wang, J. J. Power Sources 2014, 248, 180-189. doi: 10.1016/j.jpowsour.2013.09.064(8) Xu, Z.; Xiao, L.;Wang, F.;Wu, K.; Zhao, L.; Li, M. R.; Zhang, H. L.;Wu, Q.;Wang, J. J. Power Sources 2014, 248, 180-189. doi: 10.1016/j.jpowsour.2013.09.064

    9. [9]

      (9) Wang, H. Y. Chin. J. Inorg. Chem. 2008, 24, 593. [王海燕. 无机化学学报, 2008, 24, 593.](9) Wang, H. Y. Chin. J. Inorg. Chem. 2008, 24, 593. [王海燕. 无机化学学报, 2008, 24, 593.]

    10. [10]

      (10) Zhong, H.; Xu, H. Acta Chim. Sin. 2007, 67, 147. [钟辉, 许惠. 化学学报, 2007, 67, 147.](10) Zhong, H.; Xu, H. Acta Chim. Sin. 2007, 67, 147. [钟辉, 许惠. 化学学报, 2007, 67, 147.]

    11. [11]

      (11) Zhang, S.; Qiu, X.; He, Z.;Weng, D.; Zhu,W. J. Power Sources 2006, 153, 350. doi: 10.1016/j.jpowsour.2005.05.021(11) Zhang, S.; Qiu, X.; He, Z.;Weng, D.; Zhu,W. J. Power Sources 2006, 153, 350. doi: 10.1016/j.jpowsour.2005.05.021

    12. [12]

      (12) Lu, J.; Peng, Q.;Wang,W.; Nan, C.; Li, L.; Li, Y. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1649. doi: 10.1021/ja308717z(12) Lu, J.; Peng, Q.;Wang,W.; Nan, C.; Li, L.; Li, Y. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1649. doi: 10.1021/ja308717z

    13. [13]

      (13) Li, J. B.; Xu, Y. L.; Du, X. F.; Sun, X. F.; Xiong, L. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 1899. [李节宾, 徐友龙, 杜显锋,孙孝飞, 熊礼龙. 物理化学学报, 2012, 28, 1899.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201205152(13) Li, J. B.; Xu, Y. L.; Du, X. F.; Sun, X. F.; Xiong, L. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28, 1899. [李节宾, 徐友龙, 杜显锋,孙孝飞, 熊礼龙. 物理化学学报, 2012, 28, 1899.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201205152

    14. [14]

      (14) Fu, F.; Xu, G. L.;Wang, Q.; Deng, Y. P.; Li, X.; Li, J. T.; Huang, L.; Sun, S. G. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 3860.(14) Fu, F.; Xu, G. L.;Wang, Q.; Deng, Y. P.; Li, X.; Li, J. T.; Huang, L.; Sun, S. G. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 3860.

    15. [15]

      (15) Li, J.; Cao, C.; Xu, X.; Zhu, Y.; Yao, R. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 11848. doi: 10.1039/c3ta12375h(15) Li, J.; Cao, C.; Xu, X.; Zhu, Y.; Yao, R. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 11848. doi: 10.1039/c3ta12375h

    16. [16]

      (16) Li, Y.; Tan, B.;Wu, Y. Chem. Mater. 2008, 20, 567. doi: 10.1021/cm070784g(16) Li, Y.; Tan, B.;Wu, Y. Chem. Mater. 2008, 20, 567. doi: 10.1021/cm070784g

    17. [17]

      (17) Li, Y.; Tan, B.;Wu, Y. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 14258. doi: 10.1021/ja065308q(17) Li, Y.; Tan, B.;Wu, Y. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 14258. doi: 10.1021/ja065308q

    18. [18]

      (18) Cho, Y.; Oh, P.; Cho, J. Nano Lett. 2013, 13, 1145. doi: 10.1021/nl304558t(18) Cho, Y.; Oh, P.; Cho, J. Nano Lett. 2013, 13, 1145. doi: 10.1021/nl304558t

    19. [19]

      (19) Zhang, X.; Jiang,W. J.; Mauger, A.; Qilu, G. F.; Julien, C. M. J. Power Sources 2010, 195, 1292. doi: 10.1016/j.jpowsour.2009.09.029(19) Zhang, X.; Jiang,W. J.; Mauger, A.; Qilu, G. F.; Julien, C. M. J. Power Sources 2010, 195, 1292. doi: 10.1016/j.jpowsour.2009.09.029

    20. [20]

      (20) Koyama, Y.; Yabuuchi, N.; Tanaka, I.; Adachi, H.; Ohzuku, T. J. Electrochem. Soc. 2004, 151, A1545.(20) Koyama, Y.; Yabuuchi, N.; Tanaka, I.; Adachi, H.; Ohzuku, T. J. Electrochem. Soc. 2004, 151, A1545.

    21. [21]

      (21) Huang, Z. D.; Liu, X. M.; Oh, S.W.; Zhang, B.; Ma, P. C.; Kim, J. K. J. Mater. Chem. 2011, 21, 10777. doi: 10.1039/c1jm00059d(21) Huang, Z. D.; Liu, X. M.; Oh, S.W.; Zhang, B.; Ma, P. C.; Kim, J. K. J. Mater. Chem. 2011, 21, 10777. doi: 10.1039/c1jm00059d

    22. [22]

      (22) Wei, G. Z.; Lu, X.; Ke, F. S.; Huang, L.; Li, J. T.;Wang, Z. X.; Zhou, Z. Y.; Sun, S. G. Adv. Mater. 2010, 22, 4364. doi: 10.1002/adma.201001578(22) Wei, G. Z.; Lu, X.; Ke, F. S.; Huang, L.; Li, J. T.;Wang, Z. X.; Zhou, Z. Y.; Sun, S. G. Adv. Mater. 2010, 22, 4364. doi: 10.1002/adma.201001578

    23. [23]

      (23) Zhang, X.; Shi,W.; Zhu, J.; Zhao,W.; Ma, J.; Mhaisalkar, S.; Maria, T. L.; Yang, Y.; Zhang, H.; Hng, H. H.; Yan, Q. Nano Research 2010, 3, 643. doi: 10.1007/s12274-010-0024-6(23) Zhang, X.; Shi,W.; Zhu, J.; Zhao,W.; Ma, J.; Mhaisalkar, S.; Maria, T. L.; Yang, Y.; Zhang, H.; Hng, H. H.; Yan, Q. Nano Research 2010, 3, 643. doi: 10.1007/s12274-010-0024-6

    24. [24]

      (24) Mei, T.; Zhu, Y.; Tang, K.; Qian, Y. RSC Adv. 2012, 2, 12886. doi: 10.1039/c2ra21392c(24) Mei, T.; Zhu, Y.; Tang, K.; Qian, Y. RSC Adv. 2012, 2, 12886. doi: 10.1039/c2ra21392c

    25. [25]

      (25) Xu, J.; Chou, S. L.; Gu, Q. F.; Liu, H. K.; Dou, S. X. J. Power Sources 2013, 225, 172. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.10.033(25) Xu, J.; Chou, S. L.; Gu, Q. F.; Liu, H. K.; Dou, S. X. J. Power Sources 2013, 225, 172. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.10.033

    26. [26]

      (26) Li, J.; Xiong, S.; Liu, Y.; Ju, Z.; Qian, Y. Nano Energy 2013, 2, 1249. doi: 10.1016/j.nanoen.2013.06.003(26) Li, J.; Xiong, S.; Liu, Y.; Ju, Z.; Qian, Y. Nano Energy 2013, 2, 1249. doi: 10.1016/j.nanoen.2013.06.003

    27. [27]

      (27) Holland, C. E.;Weinber, J.W.; Dougal, R. A.; White, R. E. J. Power Sources 2002, 109, 32. doi: 10.1016/S0378-7753(02)00044-7(27) Holland, C. E.;Weinber, J.W.; Dougal, R. A.; White, R. E. J. Power Sources 2002, 109, 32. doi: 10.1016/S0378-7753(02)00044-7

    28. [28]

      (28) Shaju, K. M.; Bruce, P. G. Adv. Mater. 2006, 18, 2330. doi: 10.1002/adma.200600958(28) Shaju, K. M.; Bruce, P. G. Adv. Mater. 2006, 18, 2330. doi: 10.1002/adma.200600958

    29. [29]

      (29) Zhu, Z.; Yan, H.; Zhang, D.; Li,W.; Lu, Q. J. Power Sources 2013, 224, 13. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.09.043

      (29) Zhu, Z.; Yan, H.; Zhang, D.; Li,W.; Lu, Q. J. Power Sources 2013, 224, 13. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.09.043

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  697
  • 文章访问数:  918
  • HTML全文浏览量:  13
文章相关
  • 发布日期:  2014-07-18
  • 收稿日期:  2014-04-23
  • 网络出版日期:  2014-05-30
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