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高性能納米磷酸鐵鋰綠色高效合成研究取得進(jìn)展

作者:宋檢 時間:2022-12-06 來源:互聯(lián)網(wǎng)

電動汽車的心臟是由電池或燃料電池驅(qū)動的電動機(jī)。隨著電動汽車需求的增加,對高品質(zhì)電池的需求也不斷提高。鋰離子電池作為電池技術(shù)發(fā)展的**,其正*材料是決定電池性能的關(guān)鍵部件之一。LiFePO4同時具有優(yōu)越的熱穩(wěn)定性、高可逆性和可接受的工作電壓(3.45Vvs.Li+/Li),作為正*性材料具有顯著的競爭優(yōu)勢。此前已發(fā)表文章多采用溶劑熱法制備納米LiFePO4,產(chǎn)物具有良好的電化學(xué)性能,但該法的產(chǎn)率低、成本過高,無法實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。與溶劑熱法相比,水熱法制備LiFePO4成本較低,但是產(chǎn)物電化學(xué)性能差。而且,無論溶劑熱還是水熱合成,由于受到反應(yīng)的局限性(3LiOH + FeSO4 + H3PO4 = LiFePO4 + Li2SO4),鋰源的有效利用不超過三分之一。因此,如何采用水熱法制備具有高性能的納米LiFePO4并且能循環(huán)利用鋰源,不僅是實現(xiàn)規(guī)模化水熱法制備納米LiFePO4的技術(shù)難題,也是一個重要的科學(xué)問題。

*近,中國科學(xué)院金屬研究所研究員王曉輝課題組與南京航空航天大學(xué)教授朱孔軍合作,在深入理解LaMer形核生長機(jī)制的基礎(chǔ)上,通過減小形核窗口時間來增大形核速率,采用微波水熱合成法在純水的合成環(huán)境中制備出納米LiFePO4。同時利用沉淀劑將濾液中*有價值的LiOH回收再利用,鋰源的有效利用率超過了90%,大幅度降低了生產(chǎn)成本。由該方法制備的納米LiFePO4具有迄今為止*高的產(chǎn)率(1.3mol/L),且表現(xiàn)出優(yōu)良的電化學(xué)性能,在0.1C倍率下放電比容量為167mAhg-1,3C倍率下充/放電循環(huán)1000次后,仍能保持初始容量的88%,可以滿足大規(guī)模儲能的實際應(yīng)用。該工作**實現(xiàn)了高性能納米LiFePO4在純水的合成環(huán)境中的綠色高效合成,將有力推動其規(guī)模化生產(chǎn)。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在近日出版的《綠色化學(xué)》(Green Chemistry, 2018, 20, 5215-5223)雜志上。

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