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多级分层结构磷酸锰锂纳米棒用于锂离子电池正极

zhangjunbo555 • • 锂离子电池 • 阅读 1526

锂离子电池广泛运用于新能源汽车，储能和移动设备。LiMnPO4因其较高的能量密度（701Wh kg-1）, 优良的循环稳定性，环境友好等优势而备受瞩目。与其它锂离子电池正极材料类似，其本征缺陷制约了电化学性能的提升。多级分层结构材料具有较大的比表面积，相互交联的网状结构，可以为电子和离子的传输提供更多的通道，有利于提升材料的电化学性能。然而，多级分层结构很少应用在锂离子电池正极材料上，主要原因在于多级分层结构不好实现。
近日，东北大学秦皇岛分校的罗绍华教授团队，以多级分层结构为设计思路，将蜂窝状的阳极氧化铝模板（AAO）引入到锂电正极材料LiMnPO4中，以AAO为模板首次制备出多级分层结构LiMnPO4/C纳米棒。该纳米棒状正极材料具有均匀的碳包覆，较大的（010）晶面和较大的比表面积，且相互间交错分布构成多级分层结构。在0.05 C倍率下，初始放电比容量为156.8 mAh g-1。在1 C下循环100周，仍能释放123 mAh g-1的可逆比容量，容量保持率为97.5%。10 C下仍能释放91.7 mAh g-1的可逆比容量。实现了大倍率充放电下优异的电化学性能。这种设计思路也可扩展至其它正极材料，为功能材料的多级分层结构设计提供了新的策略，对电池正极材料的研究和发展有着重要的实际意义。相关成果以“Facile synthesis of carbon-LiMnPO4 nanorods with hierarchical architecture as a cathode for high-performance Li-ion batteries”为题发表在Electrochimica Acta上。

多级分层结构磷酸锰锂纳米棒用于锂离子电池正极 图1. AAO模板辅助合成多级分层结构LiMnPO4/C纳米棒的流程示意图

多级分层结构磷酸锰锂纳米棒用于锂离子电池正极图2. LiMnPO4/C纳米棒（R-LMP/C）和对比材料（P-LMP/C）的（a）XRD图谱，（b）Raman图谱，（c）FTIR图谱和（d）XPS图谱，（e）R-LMP/C 和（f）P-LMP/C的氮气吸附/解吸等温线和各自的孔径分布图

多级分层结构磷酸锰锂纳米棒用于锂离子电池正极图3. （a）AAO模板的SEM图，a中插图为相应的放大图；（b）填充了LMP/C的AAO模板的SEM图，b中插图为相应的放大图；（c, d）R-LMP/C不同放大倍数的SEM图；（e, f）R-LMP/C的TEM图，f中插图为SAED衍射斑点和代表性碳包覆层

多级分层结构磷酸锰锂纳米棒用于锂离子电池正极图4.  扫速为0.1 mV/s（a）和扫速为0.9 mV/s（b）的CV曲线；（c）0.05 C下的首周充放电曲线；（d）不同放电倍率的倍率性能；（e）在0.2 C和1 C下的循环性能；（f）不同循环周期后的EIS图谱

小结：

提出了一种新颖的制备LiMnPO4/C的方法，通过AAO模板辅助的方法，制备出具有纳米棒状结构的LiMnPO4/C。该纳米棒具有多级分层结构，较大的（010）晶面，均匀的碳包覆和较大的比表面积。经性能测试，展现出了优异的电化学性能。为设计其它先进的电极材料提供了新思路。

文献链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468618320814

团队简介：东北大学秦皇岛分校的罗绍华教授团队，主要研究方向为能源材料与器件、功能材料、医用材料、冶金行业大宗固体废弃物综合利用。罗绍华，男，东北大学秦皇岛分校教授，博导。资源与材料学院院长，河北省电介质与电解质功能材料重点实验室常务副主任，河北省三三三人才工程二层次人选。近年来，发表论文被SCI检索50余篇，发明专利30余项，主持国家自然基金面上项目2项，省部级项目10余项。

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zhangjunbo555zhangjunbo5551年普通VIP
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