Середньотемпературний синтез та електрохімічні властивості нанокомпозиту «C/LiFePO4» - катоду літій-іонного акумулятора

A. V. Potapenko; Yu. O. Tarasenko; M. T. Kartel; E. V. Panov; A. V. Potapenko; V. A. Halahuz

A. V. Potapenko Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І.Вернадського НАН України
Yu. O. Tarasenko Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
M. T. Kartel Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
E. V. Panov Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І.Вернадського НАН України
A. V. Potapenko Міжвідомче відділення електрохімічної енергетики НАН України
V. A. Halahuz Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І.Вернадського НАН України

Анотація

Запропоновані методики середньотемпературного синтезу в розплавах LiNO₃ і NaCl-KCl нанокристалів «C/LiFePO₄» - катодного матеріалу для літій-іонного акумулятора. Показано, що утворюються порошки з середнім розміром частинок ~18 нм зі структурою олівіну та з фрагментами карбону на поверхні. Електрохімічне тестування зразків показало наступні характеристики: опір електроду та переносу заряду 75 і 100 Ом, коефіцієнт дифузії літію - 4×10^-13 см²/с, зарядна ємність 140 мА×год/г при струмі 30 мА/г та піках напруги 3,1 і 3,7 В. Ключові слова: синтез у розплавах, літійферумфосфат, нанокомпозит, дифузія літію, зарядна ємність.

Посилання

Fergus J. W. Recent developments in cathode materials for lithium ion batteries // J. Power Sources. - 2010. – V.195. – Р. 939–954.

Bo Jin, Hal-Bon Gu. Preparation and characterization of LiFePO₄ cathode materials by hydrothermal method // Solid State Ionics. - 2008. - V.178. - P. 1907–1914.

Cheng-Zhang Lu, George Ting-Kuo Fey, Hsien-Ming Kao. Study of LiFePO₄ cathode materials coated with high surface area carbon // J. Power Sources. - 2009. - V.189. - P. 155–162.

Morphology and electrical properties of carbon coated LiFePO₄ cathode materials/ Bing Zhao [and others] // J. Power Sources. - 2009. - V.189. - P. 462–466.

Fei Gao, Zhiyuan Tang. Kinetic behavior of LiFePO₄/C cathode material for lithium-ion batteries // Electrochimica Acta. - 2008. - V.53. - P. 5071–5075.

Long-term cyclability of LiFePO₄/carbon composite cathode material for lithium-ion battery applications / Jing Liu [and others] // Electrochimica Acta - 2009. - V. 54. – P. 5656–5659.

Structure optimization and the structural factors for the discharge rate performance of LiFePO₄/C cathode materials/ Mingxia Gao [and others] // Electrochimica Acta - 2010. - V. 65. - P. 8043–8050.

Synthesis and electrochemical properties of multi-doped LiFePO₄/C prepared from the steel slag / Z.J. Wu [and others] // J. Power Sources. - 2010. - 195. - P. 2888-2893.

Электрохимические свойства проводящих структур фосфатов подгруппы железа / Э.В.Панов, С.М. Малеваный, Ю.А. Тарасенко, Н.Т. Картель // Вопросы химии и химической технологии. - 2011. - T. 2. - №4. - С. 111–115.

Синтез и свойства катодного материала – литированного фосфата железа – для литий-ионных аккумуляторов / Э.В. Панов, С.М. Малеваный, Ю.А. Тарасенко, Н.Т. Картель // Вісник Харківського національного університету. Хімія. – 2012. – Вип. 21 (44). – № 1026. – С. 9–16.

Литированные фосфаты железа и некоторых d-металлов: синтез в расплавах, физико-химические и электродные свойства / С.М. Малёваный, Э.В. Панов, Ю.А. Тарасенко, Н.Т. Картель // Поверхность. – 2013. – Вып. 5(20). – С. 144–154.

G.T.K.Fey, T.L.Lu, F.Y.Wu. Carboxylic acid-assisted solid-state synthesis of LiFePO₄/C composites and their electrochemical properties as cathode materials for lithium-ion batteries. // Journal of Solid State Electrochemistry – 2008– Vol. 12 – P. 825 – 833.

Kinetic analysis on LiFePO₄ thin films by CV, GITT, and EIS / Kun Tang, Xiqian Yu, Jinpeng Sun, Hong Li, Xuejie Huang // Electrochimica Acta. – 2011 – Vol. 56 – №13 – P. 4869-4875.

Zhao D., Feng Y-L., Wang Y-G, Xia Y-Y. Electrochemical performance comparison of LiFePO₄ supported by various carbon materials // Elecrtochimica Acta. 2013. – V. 88. – P. 632-638.

Tang K., Yu X., Sun J., Li H., Huang X. Kinetic analysis on LiFePO₄ thin films by CV, GITT, and EIS // Elecrtochimica Acta. 2011 – V. 56. – №13. – P. 4869-4875.