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【资源】最新的先进材料-LiFeBO3硼酸铁锂
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首先这篇文章是从电池论坛那里转过来的，先谢谢那边的楼主了！自己觉得好，就转到这边来了，呵呵！！希望大家踊跃回帖参与讨论了！！！你们的回复是我转好贴的动力！！！ 研发探索贴：最新一期的先进材料-LiFeBO3（硼酸铁锂）作为高容量锂电池阴极材料(硼酸铁锂理论比容量~220mAh/g > 磷酸铁锂的170mAh/g) Adv. Mater. 2010, XX, 1–5 文章题目：Lithium Iron Borates as High-Capacity Battery Electrodes 作者：Atsuo Yamada , * Nobuyuki Iwane , Yu Harada , Shin-ichi Nishimura , Yukinori Koyama , and Isao Tanaka （来自东京大学， 东京工业大学，京都大学） 文章主要报导了LiFeBO3（可称之为硼酸铁锂）这一材料可作为LiFePO4（磷酸铁锂）替代材料。 硼酸铁锂相比磷酸铁锂的优势在于： 更高的比容量（~220mAh/g）， 更好的导电性（电导率~3.9×10^{− 7} S/cm）， 极小的体积变化率（~2%）。 从结构上来说，硼酸根(BO3)^{3-}比(PO4)^{3-}的摩尔质量小很多（58.8 < 95）， 且硼酸铁锂的结构能够同时提供锂离子导电和电子导电。 结构如下图：  制备这一材料需要十分谨慎， 因为一旦和湿气接触， 这一材料的电化学性能将会快速的变差。 制备好的硼酸铁锂电池的性能如下图所示：  Highly reversible and large capacity ( > 190 mAh/g) charge-discharge reaction of Li x FeBO 3 with negligible volume change. (a) Charge-discharge curves of Li x FeBO 3 up to 20 cycles measured at room temperature under C/20 rate. Upon charging, voltage was kept at 4.5 V until the current decays down to the value corresponding to 1 mA/g. (b) Discharge capacity under various current densities. Inset shows excellent cycle life. (c) Shift of the diffraction peak upon lithium extraction. (d) Overall change in lattice dimensions as a function of lithium content x , in Li x FeBO 3 . (e) Very small volume change in Li x FeBO 3 of ca. − 2% (0.15 < x < 1) as compared with those of other typical intercalation compounds, Li x FePO 4 (0 < x < 1, − 6.5%), Li x MnPO4 (0 < x < 1, − 10%), Li x Mn 2 O 4 (0 < x < 1.0, − 7.3%) and Li x CoO 2 (0.5 < x < 1, + 1.9%) 文章中制备得到的电池比容量为190mAh/g， 充电/放电效率达到了98%， 操作电压为3V，另外值得注意的是， 这一电池在2C放电20次以后， 容量还能保持75%以上（有些低，但是这一材料还处于实验阶段，潜力还是很大的）。 这种阴极材料对水和氧气都比较敏感， 室温下少量的空气接触就会使得这个材料的比容量迅速降至70mAh/g。 电池的构造为：A 2032-type coin cell was fabricated using lithium metal as an anode, 1 M solution of LiPF6 in 3:7 EC/DEC as an electrolyte, and polypropylene film as a separator. 注意：之前我发的LiV2O4和这里的LiFeBO3以及LiFePO4同为阴极活性材料是一致的，专利中所用的词汇“负极活性”不太准确， 从专利中电池的构造上来看， 和这篇文章的情况是完全一致的。 最后，通过减小材料颗粒大小以及形成碳化物等方法的优化， 在2C高速率放电下，采用硼酸锂作为阴极活性材料的电池容量还能保持80%， 且循环中造成的容量损失几乎可以忽略。而且通过理论计算可以发现， 实现220mAh/g的理论比容量， 是没有热力学限制的。 硼酸锂这一材料距离实际生产只有一步之遥， 之前所要做的，是解决动力学极化的问题（可通过碳包覆等方法解决）以及对湿度的敏感问题。 附上电池电化学性能的测试方法： Electrochemical Tests : A 2032 type coin cell was used for the chargedischarging test with a TOSCAT-3100 battery tester (Toyo System) at 25 ° C. For an open circuit voltage measurement, the cell was discharged galvanostatically at C/20 rate at 25 ° C under an anodic current rate of 150 μ A for 6 minutes, which corresponds to ca . 0.5% of the theoretical capacity. The open circuit voltage at 25 ° C was measured after 30 hours. Again, the cell was charged under a anodic current of 150 μ A for 6 minutes. These procedures were repeated several times until the open circuit voltage at 25 ° C reaches at ca . 3.7 V. |
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Rainycc(金币+1):3ks~~~~~~~~~ 2010-08-15 20:51:08
Rainycc(金币+1):3ks~~~~~~~~~ 2010-08-15 20:51:08
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google了一下 发现很久以前就有了，2001，jps的 A new class of materials for lithium-ion batteries: iron(III) borates http://www.sciencedirect.com/sci ... 418c57ea803fa5a1b6f |
4楼2010-08-14 23:39:40