小小修饰层大大提高电化学性能:LiFePO4正极材料表面生长ZIF-8

文章概述

LiFePO4是近几年被广泛报道的一种锂离子电池正极材料,理论容量高达170mAh/g,且循环稳定性较好。然而,商用LiFePO4电极材料存在扩散系数低、结构稳定性差等方面的问题,难以满足现代移动设备对电池性能的需求。北京工业大学王浩等人利用原位生长-碳化的方法,在LiFePO4材料表面制备了厚度10nm的沸石咪唑框架(ZIF-8)表面修饰层。电化学测试结果显示,镀层LiFePO4(简称LFP/CZIF-8)正极材料放电比容量为159.3 mAh/g,200次循环后比能量为141.7 mWh/g,仍保持在99%。此外,ZIF-8层能同时提高LiFePO4的离子扩散性能、电导率以及体积膨胀自由度,保证了LFP/CZIF-8的优异电化学性能。
 

文章引用信息

XiaoLong Xu . CongYu Qi . ZhenDong Hao . Hao Wang . JinTing Jiu . JingBing Liu . Hui Yan . Katsuaki Suganuma, The Surface Coating of Commercial LiFePO4 by Utilizing ZIF-8 for High Electrochemical Performance Lithium Ion Battery. Nano-Micro Lett.(2018) 10:1.http://dx.doi.org/10.1007/s40820-017-0154-4
 
作者介绍

汪浩,北京工业大学博士生导师,研究方向1. 高电压电化学方法在液相中合成氮化硼、氮化碳、类金刚石等宽带隙半导体薄膜材料;2. 钙钛矿和焦绿石体系氧化物的催化及光催化性能研究;3. 纳米结构及具有特殊形貌的纳米材料的软化学控制合成;4. 化学浴沉积方法合成半导体材料薄膜及其光-电性能研究。
主页链接:http://www.cnky.net/dxk/daoshi-10005-29035.html

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图文导读

 

图 1  a) 合成过程示意图,b) TEM图,c) EDS线扫,d) LFP/CZIF-8表面涂层结构

图 2  a) LFP/CZIF-8放大的TEM图,b) 导电性改善的机制

图 3  a) 在0.1C,2.5 -4.2 V之间,阴极的第一充放电曲线, b) a)标注处的放大

图 4  a)LFP和 LFP/CZIF-8的Barrett–Joyner–Halenda孔径分布与等温线形状, b) LFP/CZIF-8的涂层工作机理

图 5  a)LFP的奈奎斯特图和LFP/CZIF-8 阴极的阻抗曲线 , b) 平衡区的阻抗图与角频率平方根的函数

图 6  不同的速率下,a) LIBs和LFP的首次充放电曲线,c) LIBs和LFP/CZIF-8的首次充放电曲线;不同速率、50圈时,b) LIBs和LFP的容量保持率和库仑效率,d) LIBs和LFP/CZIF-8的容量保持率和库仑效率,e) 在0.1–10.0C速率下,10圈时,不同阴极样品的放电比能量

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