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中科院金属所破高功能纳米磷酸铁锂困难 可满意大范围储能实践使用

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中国储能网讯:电动汽车的心脏是由电池或燃料电池驱动的电念头。随着电动汽车需求的增长,对高品格电池的需求也不停进步。锂离子电池作为电池技能开展的首选,其正极质料是决议电池功能的要害部件之一。磷酸铁锂同时具有良好的热波动性、高可逆性和可承受的事情电压(3.45Vvs.Li+/Li),作为正极质料具有明显的竞争上风。此前已宣布文章多接纳溶剂热法制备纳米磷酸铁锂,产品具有精良的电化学功能,但该法的产率低、本钱过高,无法完成范围化消费。与溶剂热法相比,水热法制备磷酸铁锂本钱较低,但产品电化学功能差。并且,无论溶剂热照旧水热分解,由于遭到反响的范围性(3LiOH + FeSO4+ H3PO4= LiFePO4+ Li2SO4),锂源的无效使用不凌驾三分之一。因而,怎样接纳水热法制备具有高功能的纳米磷酸铁锂而且能循环使用锂源,不但是完成范围化水热法制备纳米磷酸铁锂的技能困难,也是一个紧张的迷信题目。

近来,中国迷信院金属研讨所研讨员王晓辉课题组与南京航空航天大学传授朱孔军互助,在深化了解LaMer形核生长机制的底子上,经过减小形核窗口工夫来增大形核速率,接纳微波水热分解法在纯水的分解情况中制备出纳米LiFePO4。同时使用沉淀剂将滤液中最有代价的LiOH接纳再使用,锂源的无效使用率凌驾了90%,大幅度低落了消费本钱。由该办法制备的纳米磷酸铁锂具有迄今为止最高的产率(1.3mol/L),且体现出优秀的电化学功能,在0.1C倍率下放电比容量为167mAhg-1,3C倍率下充/放电循环1000次后,仍能坚持初始容量的88%,可以满意大范围储能的实践使用。该事情率先完成了高功能纳米LiFePO4在纯水的分解情况中的绿色高效分解,将无力推进其范围化消费。相干后果宣布在克日出书的《绿色化学》(Green Chemistry, 2018,20, 5215-5223)杂志上。

图1 经典的LaMer形核和生长机制以及实行后果。(a)经典LaMer机理,颗粒在溶液中成核和生长历程中单体浓度变革的表示图。(b)三个具有高斯散布的形核函数。形核函数的宽度()对应形核工夫窗口。(c)微波加热和油浴加热两种加热形式下的原位温度与工夫曲线。(d)由两种差别的加热形式制备的LiFePO4沿[100]或[010]偏向的尺寸统计。微波加热的尺寸为63nm,而在惯例油浴加热的状况下,尺寸为105nm。

图2 LiFePO4纳米晶水热分解道路及锂接纳表示图。以LiOH、FeSO4和H3PO4为质料制备纳米LiFePO4。用Ba(OH)2做沉淀剂与滤液反响,随落伍行固液分散,接纳LiOH。插图为LiFePO4的TEM照片。

图3 水热/溶剂热分解办法制备LiFePO4单元体积产率的比力。插图为本事情中分解的LiFePO4的光学照片。

图4 原始的O-LiFePO4/C和接纳的R-LiFePO4/C的电化学功能曲线。(a)O-LiFePO4/C在0.1–10C差别倍率范畴内的典范充放电曲线。(b)倍任性能。(c)O-LiFePO4/C和R-LiFePO4/C在3C倍率下的长循环波动性。3C对应的充电或放电工夫为20分钟。

原题目:高功能纳米磷酸铁锂的绿色高效分解研讨获得停顿


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