Chemiczna modyfikacja powierzchni LiFePO₄ dla uzyskania materiału katodowego dla ogniw litowych o wysokiej pojemności

• Autorzy: Baster D. , Zając W. , Molenda J.

Warianty tytułu

EN

Chemical surface modification of LiFePO₄ as cathode material for high discharge capacity Lithium-Ion batteries

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono opis syntezy nanometrycznego LiFePO₄ oraz metodę chemicznej modyfikacji powierzchni w celu uzyskania materiału katodowego dla ogniw typu Li-ion o wysokiej pojemności. Modyfikacja powierzchni polegała na poddaniu wyjściowego materiału działaniu atmosfery redukcyjnej (mieszanina Ar-H₂) w temperaturze 300°C. Przygotowane materiały katodowe użyto do konstrukcji ogniw o schemacie Li/Li⁺/Li_xFePO₄. Najlepsze uzyskane ogniwa charakteryzowały się pojemnością rozładowania 158 mAh·g^-1 w ciągu 10 pierwszych cykli pracy przy odwracalności wynoszącej 0,99.

EN

In this work, we presented a procedure of synthesis of the nano-sized LiFePO₄ and method of chemical surface modification in order to obtain cathode material for Li-ion batteries with high discharge capacity. The surface modification of LiFePO₄ were performed by annealing in reducing atmosphere (Ar-H₂ mixture) at 300°C. The LiFePO₄ powders were used as cathode material in Li⁺/Li_xFePO₄ cells. They exhibited high discharge capacity around 158 mAh·g^-1 in first 10 cycles and excellent cyclic ability around 0.99.

Słowa kluczowe

PL

LiFePO4; materiał katodowy; bateria Li-Ion

EN

LiFePO4; cathode material; Li-ion batteries

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Mechanika
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 109, z. 9-M
• Strony: 23--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wz., tab.

Twórcy

autor

Baster D.

• Katedra Energetyki Wodorowej, Wydział Energetyki i Paliw, AGH Akademia Górniczo-Hutnicza

autor

Zając W.

• Katedra Energetyki Wodorowej, Wydział Energetyki i Paliw, AGH Akademia Górniczo-Hutnicza

autor

Molenda J.

• Katedra Energetyki Wodorowej, Wydział Energetyki i Paliw, AGH Akademia Górniczo-Hutnicza

Bibliografia

• [1] Molenda J., Material problems and prospects of Li-ion batteries for vehicles applications, Funct. Mat. Lett., 4, 2011, 107-112.
• [2] Goodenough J.B., Cathode materials: A personal perspective, J. Power Sources, 174, 2007, 996-1000.
• [3] Goodenough J.B., Kim Y., Challenges for Rechargeable Li Batteries, Chem. Mater., 22, 2010, 587-603.
• [4] Padhi A.K., Nanjundaswamy K.S., Goodenough J.B., Phospho-olivines as Positive-Electrode Materials for Rechargeable Lithium Batteries, J. Electrochem. Soc., 144, 4, 1997, 1188-1194.
• [5] Padhi A.K., Nanjundaswamy K.S, Masquelier C., Okada S., Goodenough J.B., Effect of Structure on the Fe3+/Fe2+ Redox Couple in Iron Phosphate, J. Electrochem. Soc., 144, 1997, 1609-1613.
• [6] Yuan L., Wang Z., Zhang W., Hu X., Chen J., Huang Y., Goodenough J.B., Development and challenges of LiFePO4 cathode material for lithium-ion Batteries, Energy and Environ. Sci., 2011, 4, 269-284.
• [7] Tarascon J.-M., Armand M., Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries, Nature, 414, 2001, 359-367.
• [8] Molenda J., Lithium-ion batteries – state of art. Novel phospho-olivine cathode materials, Mater. Sci.-Poland, 24, 2006, 61-67.
• [9] Bruce P.G., Scrosati B., Tarascon J.M., Nanomaterials for rechargeable lithium batteries, Angew. Chem., Int. Ed., 47, 2008, 2930-2946.
• [10] Delacourt C., Poizot P., Levasseur S., Masquelier C., Size effects on carbon-free LiFePO4 powders: The key to superior energy density, Electrochem. Solid-State Lett., 9, 2006, A352-A355.
• [11] Zając W., Rusinek D., Molenda J., Synteza i właściwości LiFePO4 – materiału katodowego dla ogniw typu Li-ion otrzymanego metodą niskotemperaturową, Ceramic Mater., 63, 2011, 261-265.
• [12] Zając W., Marzec J., Maziarz W., Rakowska A., Molenda J., Evolution of Microstructure and Phase Composition upon Annealing of LiFePO4 Prepared by a Low Temperature Method, Funct. Mater. Lett., 4, 2011, 117-122.
• [13] Fisher C.A.J., Islam M.S., Surface structures and crystal morphologies of LiFePO4: relevance to electrochemical behaviour, J. Mater. Chem., 18, 2008, 1209-1215.
• [14] Yamada A., Chung S.C. and Hinokuma K., Crystal Chemistry of the Olivine-Type Li(MnyFe1-y)PO4 and „(MnyFe1-y)PO4 as Possible 4 V Cathode Materials for Lithium Batteries, J. Electrochem. Soc., 148, 2001, A224-A967.
• [15] Julien C.M., Manger A., Ait-Salah A., Massot M., Gendron F., Zaghib K., Nanoscopic scale studies of LiFePO4 as cathode material in lithium-ion batteries for HEV application, Ionics, 13, 2007, 395-411.
• [16] Ait Salah A., Mauger A., Julien C.M. Gendron F., Nano-sized impurity phases in relation to the mode of preparation of LiFePO4, Mater. Sci. Eng., B, 129, 2006, 232-244.
• [17] Larson A.C., Von Dreele R.B., GSAS General Structure Analysis System, Los Alamos National Laboratory Report LAUR 86-748, 2004.
• [18] Toby B.H., EXPGUI, a graphical user interface for GSAS, J. Appl. Cryst., 34, 2001, 210.

Uwagi

PL

Praca została dofinansowana przez UE w ramach środków Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka w ramach projektu UDA-POIG 01.01.02-00-108/09-03 oraz przez Europejski Instytut Innowacji i Technologii w ramach projektu KIC InnoEnergy NewMat.