确定在离子电池中转化材料铁化物化过程中形成的局部结构:固态NMR,X射线衍射和对分布函数分析研究
Naoko Yamakawa1, Meng Jiang, Baris Key
1Department of Chemistry, SUNY Stony Brook, Stony Brook, New York 11794-3400, USA.
Journal of the American Chemical Society
|July 10, 2009
概括
研究了离子电池循环期间铁化物 (FeF3) 的结构变化. 放电涉及插入和转化反应,形成铁纳米粒子,而充电重建间歇阶段.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 固态化学 固态化学
背景情况:
- 了解阴极材料的结构转变对于提高电池性能至关重要.
- 铁化物是离子电池的有希望的高容量阴极材料.
研究的目的:
- 为了阐明FeF3在Li细胞中的电化学循环过程中的结构机制.
- 描述放电和充电期间的中间阶段和反应路径.
主要方法:
- 用于结构分析的X射线衍射 (XRD).
- 用于局部结构确定的对分布函数 (PDF) 分析.
- 魔幻旋转角度核磁共振 (MAS-NMR) 光谱仪用于化学状态和局部环境分析.
主要成果:
- 排放通过双相插入 (0-0.5 Li) 和单相插入 (0.5-1.0 Li) 进行,形成具有鲁类局部结构的 Li(0.5) FeF3.
- 在较高的化转化反应中形成超偏磁铁纳米粒子 (~3 nm),LiF,以及和F丰富的相.
- 充电涉及间歇阶段,增加Fe的氧化状态和类似鲁的局部结构,类似于放电中间体.
结论:
- 在离子电池循环过程中,FeF3经历了复杂的结构转变,包括插入和转换反应.
- 循环过程中中间阶段的局部结构类似于鲁结构.
- 在深度放电过程中纳米级铁金属的形成会影响电池的性能.
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