鈉離子電池由于因儲量豐富易于獲取應用的因素之一,作為鋰離子電池的替代品備受關(guān)注解決。NaFePO4因擁有高理論容量、低成本敢於監督、高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等優(yōu)勢幅度。然而,理論和實驗證明重要的作用,熱力學(xué)穩(wěn)定NaFePO4相作鈉離子電池正極時是電化學(xué)惰性的貢獻。如何利用熱力學(xué)穩(wěn)定磷鐵鈉礦NaFePO4是本領(lǐng)域亟待突破的重要科學(xué)和技術(shù)問題。
武漢理工大學(xué)材料學(xué)科麥立強教授及硅酸鹽國家重點實驗室陶海征團隊通過高能球磨穩中求進,制備了具有不同非晶相含量的系列NaFePO4復(fù)合材料統籌,證明了非晶相含量與儲鈉容量之間的關(guān)系;
麥立強教授使用高能行星式球磨機制備并不斷優(yōu)化復(fù)合材料的性能協同控製,在800rpm高轉(zhuǎn)速下振奮起來,將NaFePO4復(fù)合材料與1.5ml異丙醇共混球磨5-25小時,以觀察不同球磨時間達到的優(yōu)化效果利用好。從SEM照片不難看出深入各系統,絕大多數(shù)NaFePO4復(fù)合材料已被研磨至100nm以下。
優(yōu)化后的NaFePO4復(fù)合材料表現(xiàn)出的循環(huán)穩(wěn)定性系列,在1 C倍率下容量約115 mAh/g, 循環(huán)800次后容量保持率為91.3%作用;結(jié)合同步輻射、拉曼散射等技術(shù)方法慢體驗,揭示了無序工程提升儲鈉性能的原子尺度結(jié)構(gòu)起源著力增加,提供了一種改善電池性能的新途徑,同時也為電池的研究開辟了一個新的研究方向科技實力。
(a) 晶態(tài)磷鐵鈉礦NaFePO4和球磨不同時間的NaFePO4在1 C(155 mA g-1)倍率下的循環(huán)性能處理。
(b) 球磨15小時的NaFePO4對應(yīng)的充放電曲線;
(c) 球磨15小時的NaFePO4的循環(huán)性能.
(d) 球磨15小時的NaFePO4的倍率性能
(a-c) FESEM 圖像:球磨5小時的NaFePO4(b),和球磨15小時的NaFePO4(c);
(d) 球磨15小時NaFePO4的TEM圖像勃勃生機;
(e-g) HRTEM圖像:晶態(tài)磷鐵鈉礦NaFePO4(e)助力各業,球磨5小時的NaFePO4(f)和球磨15小時的NaFePO4(g)極致用戶體驗;
(h) 球磨15小時的NaFePO4HAADF圖像和EDS元素分布圖提供有力支撐。
球磨不同程度后NaFePO4的相變
【小結(jié)】
通過調(diào)控球磨參數(shù)制備了具有不同非晶相含量NaFePO4同質(zhì)多相復(fù)合材料,并證明了非晶相含量與儲鈉容量之間的關(guān)系適應性強。優(yōu)化后的NaFePO4展現(xiàn)出的循環(huán)穩(wěn)定性技術交流,在1C倍率下容量約115mAh/g, 循環(huán)800次后容量保持率91.3%。這可以歸因于非晶相與晶相的協(xié)同效應(yīng)拓展,即活性的非晶相有利于實現(xiàn)高的儲鈉容量創造更多,而非活性的晶相能夠增強結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
此外不斷進步,揭示了該材料中無序工程提升儲鈉性能的原子尺度結(jié)構(gòu)起源工藝技術,即非晶化過程中共邊的[FeO6]八面體向共頂或共邊[FeOn]多面體的轉(zhuǎn)變是獲得高儲鈉性能的關(guān)鍵效率。作者通過系統(tǒng)表征發(fā)現(xiàn)了無序工程提升NaFePO4電化學(xué)性能的原子尺度機制,該工作為通過無序工程開發(fā)新的電極材料具有重要指導(dǎo)意義近年來。
論文作者是陶海征教授講道理、麥立強教授和岳遠征教授指導(dǎo)的博士生熊方宇,陶海征教授和岳遠征教授是通訊作者技術先進,近日以“Revealing the atomistic origin of the disorder-enhancedNa-storage performance in NaFePO4 battery cathode"為題目發(fā)表在Nano Energy上更多的合作機會。
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