液晶作为结构导向剂的LiFePO4和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2合成及其性能的探究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hwangh
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本文中采用了胆甾醇苯甲酸酯液晶材料作为结构导向剂来合成LiFePO4和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。这种方法合成出具有杨桃状的LiFePO4,它由拥有约为15nm超短的[010]通道、同时选择性的暴露(020)晶面的LiFePO4薄片组成。这种特殊的结构极大地促进了锂离子沿着[010]通道的传输,提高了锂离子扩散速率,扩散系数为8.31×10-9cm2 s-1。另一方面,我们成功地在杨桃状LiFePO4的表面包覆了一层超薄的导电碳(~1.5nm)层,实现了电子在二维的薄片上进行快速的传递。随着这两方面的结构的改善,一个复合多层的导电网络形成,这种包碳复合材料显示出了稳定的和超快的电子和离子传输,实现了锂离子对长寿命高容量正极材料的要求。在0.1C倍率下的首次放电容量接近其理论容量,为167 mA h g-1;在20C高倍率下仍能保持理论容量的50%(82 mA h g-1),并且在不同的倍率下显示出了稳定的循环性能。  拥有{010}等效晶面族的暴露晶面的互联网格状的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极材料通过液晶结构导向法成功合成。这种结构的材料显示出了稳定的性能和快速的锂离子传递速率。电化学交流阻抗的测试结果表明,互联网格状的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的Rct为74Ω,表明材料呈现更快的电子导电率。互联网格状的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在0.1C倍率下的首次放电容量为185 mA h g-1,在10C倍率下仍有127 mA h g-1,大约为理论容量的50%。  基于液晶模板这种方法,获得特殊结构和优异性能LiFePO4@C和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。这种合成方法简单,但是非常有效,能够对合成具有高性能储能材料的研究具有很大启发。这些贡献将会为整个行业带来经济可持续性。
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