DOI:10.1016/j.electacta.2019.135538
通过一步静电纺丝法原位构建了具有(010)取向的LiFePO4纳米晶体的自支撑LiFePO4/碳纳米纤维杂化(LFP/CF)电极。研究发现聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对(010)面取向的LiFePO4晶体的生长有一定的调节作用。作为模型材料,最优(010)-表现的LiFePO4/碳纳米纤维阴极在500次循环后,0.5 C时的放电容量为152 mA h g-1,容量保持率为98.2%,并且在5 C时具有108.6 mA h g-1的优异速率性能。出色的性能可归因于精心设计的3D导电网络、快速的锂离子扩散路径和用于电解质渗透的多孔结构。该途径为制备自支撑(010)表观的LiFePO4/碳纳米纤维阴极材料提供了一种低成本、一步制备的高效策略,也可扩展到其他橄榄石材料。
图1.自支撑(010)取向的LiFePO4 /碳纤维的示意图。
图2.在整个电纺过程中,以不同PVP含量(a)在高湿度或低湿度下获得的LFP/CF样品的XRD图谱。
图3.LFP/CF样品的SEM(a-c)和TEM(b-g)图像:(a,d和g)LFP/CF-700-P10-H,(b,e)LFP/CF-700-P10-L和(c,f)LFP/CF-650-P10-L。LFP/CF-700-P10-H的HR-TEM(h)和SAED(i)图像。
图4. LFP/CF电极的循环性能(a),速率性能(b),CV曲线(c)和EIS曲线(d)。
图5.Li:Fe摩尔比为1:1(b)、1:1.02(c)和1:1.04(d)时获得的LFP/CF的XRD图谱(a)和SEM图像。L1.02FP/CF-700-P10-H的TEM(e-f)、HR-TEM(g)和SAED(h)。
图6.L1.02FP/CF-700-P10-H的高分辨率XPS光谱:(a)Fe 2p,(b)N 1s和(c)C 1s。(d)具有不同过量锂的LFP/CF电极的拉曼光谱。
图7.在0.1 C下具有不同过量锂的LFP/CF电极的循环(a)和初始充电/放电曲线(b)。(c)LFP/CF电极的倍率性能。L1.02FP/CF-700-P10-H电极在不同电流速率下的充电/放电曲线(d)和在0.5 C下的循环性能(e)。
图8.具有不同锂过量的LFP/CF电极的EIS曲线(a)和Warburg阻抗的线性拟合(b)。(c)LFP/CF电极在0.1 mV s-1的扫描速率下的CV曲线。(d)L1.02FP/CF-700-P10-H电极在不同扫描速率下的CV曲线(插图是Ipc与v1/2之间的对应线性关系)。