磷化铁复合材料的制备及其作为锂离子电池负极材料性能研究

摘要

开发高比电容和良好的循环稳定性的新型锂离子电池负极材料是开发新能源材料重点之一。在本工作中,使用植酸作为磷和碳源,利用沉淀法简单合成含有植酸和钴的前驱体,进一步高温退火合成FePx/C。同时,在原材料中掺杂石墨烯合成FePx/C@C材料,用作高性能的LIB负极材料。采用XRD、SEM、TEM、Raman和XPS等表征了复合材料的形貌结构及化学组成。此外,还通过电化学方法,包括循环伏安法(CV)、恒电流充放电测试(GCD)对制备的复合材料进行电化学性能分析,结果分析显示,FePx/C和FePx/C@C复合材料在100 mA?g?1的电流密度下初始比容量可以达到637和818.3 mAh?g?1。在相同电流密度下循环40次后,比容量分别为192.2和253.8 mAh?g?1;随后进行200次循环后,剩余169.5和190.9 mAh?g?1的比容量,从40圈到200圈的衰减率分别为88.2%和75.3%,这表明了锂离子的快速嵌入和脱嵌的优良电化学性能。磷掺杂的碳材料改善了导电性并减轻了在充电–放电过程中FePx的体积变化,保持了结构完整性。基于这些优点,FePx/C@C和FePx/C复合材料作为LIB负极材料展现出高比电容和良好的循环性能,具有良好的商业应用前景。