产生高能量密度LiFePO4电极与形态和组成调
Aleksei V Kubarkov1, Alexander V Babkin1, Oleg A Drozhzhin1
1Department of Chemistry, Lomonosov Moscow State University, Leninskie Gory 1-3, 119991 Moscow, Russia.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|June 10, 2023
概括
使用铁酸盐 (LiFePO4) 和碳纳米管,开发了高能量密度的离子电池阴极. 使用碳涂层电流收集器优化的电极实现了高包装密度和优异的电动汽车速率能力.
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
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 提高离子电池的能量密度对于电动汽车和电网存储至关重要.
- 铁酸盐 (LiFePO4) 是一个有前途的阴极材料,但其性能受到粒子形态和导电性的限制.
- 提高电极架构是解锁更高电池性能的关键.
研究的目的:
- 开发用于使用LiFePO4和单壁碳纳米管的可充电离子电池的高能量密度阴极.
- 研究LiFePO4粒子形态学对电化学性能的影响.
- 优化电极组合和电流采集器接口,以提高能量和功率密度.
主要方法:
- 结合LiFePO4活性材料与单壁碳纳米管作为导电添加剂.
- 研究了球形与板形LiFePO4粒子形态学的影响.
- 使用碳涂层电流收集器来改善接口接触.
- 碳纳米管和聚乙烯化物粘合剂的优化重量百分比.
- 配制的厚型,独立的电极.
主要成果:
- 球形LiFePO4微粒显示较低的速度能力比板状纳米颗粒由于目前的收集器接触较差.
- 一个碳涂层的电流采集器实现了高电极包装密度 (1.8 g cm−3) 和出色的速率能力 (100 mAh g−1在10C).
- 使用0.25%重量%的碳纳米管和1.75%重量%的粘合剂的优化电极表现出优越的电导率,速率能力,粘合力和循环稳定性.
- 使用厚厚的独立电极,以1C速率达到5.9 mAh cm-2的面积容量.
结论:
- 粒子形态显著影响LiFePO4阴极性能,板状纳米粒子提供优势.
- 碳涂层电流采集器有效地增强了接口接触,并使高性能电极成为可能.
- 优化的电极配方与特定的碳纳米管和粘合剂比率对于实现高能量和功率密度至关重要.
- 开发的基于LiFePO4的阴极显示了先进的离子电池应用的巨大潜力.
