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鐵基普魯士藍正極材料的宏量制備及電化學儲鈉性能

孫瑜 孫云坡 劉春麗 謝健 趙新兵 裘呂超 梅簡 徐雄文 涂健

引用本文: 孫瑜, 孫云坡, 劉春麗, 謝健, 趙新兵, 裘呂超, 梅簡, 徐雄文, 涂健. 鐵基普魯士藍正極材料的宏量制備及電化學儲鈉性能[J]. 無機化學學報, 2021, 37(6): 1037-1045. doi: 10.11862/CJIC.2021.116 shu
Citation:  Yu SUN, Yun-Po SUN, Chun-Li LIU, Jian XIE, Xin-Bing ZHAO, Lü-Chao QIU, Jian MEI, Xiong-Wen XU, Jian TU. Scalable Preparation and Electrochemical Sodium-Storage Performance of Fe-Based Prussian Blue Cathode Material[J]. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2021, 37(6): 1037-1045. doi: 10.11862/CJIC.2021.116 shu

鐵基普魯士藍正極材料的宏量制備及電化學儲鈉性能

    通訊作者: 謝健。E-mail: xiejian1977@zju.edu.cn
  • 基金項目:

    國家電網浙江省電力有限公司重點科技項目 5211DS18003G

    湖南省重大科技項目 2020GK1014

摘要: 以檸檬酸鈉作為配位劑,采用共沉淀法,在室溫下制備了鐵基普魯士藍材料(FePB)。當使用20 L容積的反應釜,并將前驅體亞鐵氰化鈉(Na4[Fe(CN)6])的濃度提高至0.5 mol·L-1時,制備一次可實現高達500 g的產量。電化學測試顯示,所得FePB材料具有較高的容量、優異的倍率性能和良好的循環壽命。在0.1C時,該材料首次放電比容量可達到117 mAh·g-1,在10C的大電流密度下,比容量仍可保持在92 mAh·g-1。在1C電流密度下,經過500次循環,比容量仍保持在87 mAh·g-1,容量保持率達到89%。以商業硬碳為負極,以FePB為正極,制作了軟包鈉離子全電池。該軟包電池在50 mA的電流下,經過400次循環可實現75%的容量保持率。FePB材料優異的電化學性能與其較高的鈉含量、低的缺陷、多邊界的微觀結構以及普魯士藍類材料獨特的開放框架結構有關。

English

  • 隨著科技的進步和社會的發展,能源已經成為現代社會的關鍵因素。煤、石油等化石能源的過度消耗使得能源短缺和環境污染等問題日益嚴重,而太陽能、風能、潮汐能等清潔能源也存在間歇性以及受自然條件和地域條件制約等問題。因此,開發高效的儲能技術成為清潔能量發展的關鍵因素。近年來,鋰離子電池憑借其優異的電化學性能,在各領域得到了廣泛應用[1-3]。但是,由于鋰資源稀缺且地域分布不均,導致鋰離子電池成本高昂,不利于其在大規模儲能領域的廣泛應用。而與鋰元素具有相似物化性質的鈉元素在地殼中儲量豐富、分布廣泛、價格低廉,因此開發鈉離子電池對大規模儲能具有重要的意義[4-8]。

    由于鈉離子半徑比鋰離子大,鈉離子在晶格中的擴散較為困難,嵌入時更易引起材料體積的變化,因此在鋰電池體系中具有優異性能的正極材料的類似體應用于鈉離子電池時,往往呈現低劣的電化學性能,如工作電壓低、循環壽命差等。因此,開發適合鈉離子電池的正極材料成為研究的重點和難點[9]。常見的鈉離子電池正極材料主要包括層狀氧化物、聚陰離子化合物、普魯士藍類似體等[10-16]。其中,普魯士藍類化合物由于相對低廉的原料成本、簡單易行的制備方法、開放的三維框架結構及優異的電化學性能,引起了研究者的關注[17-21]。因此,普魯士藍類材料被認為是鈉離子電池最理想的正極材料之一。

    一般來說,普魯士藍類化合物是在水溶液中、室溫下通過共沉淀方法制備。因此,晶體結構中往往含有較多的缺陷、間隙水和結晶水。這導致材料中鈉的實際含量較低,從而降低可得容量,且眾多的晶體缺陷也導致循環壽命較差。研究表明,通過引入配位劑、提高反應溫度等手段可提高晶體的完整性,從而提高容量和循環性能[22-24]。但是,以往的普魯士藍材料合成往往基于低前驅體濃度、低滴速、小體積反應裝置,且材料的電化學性能評價一般基于紐扣型半電池,其合成工藝和性能評價很難應用于實際生產中。

    在本工作中,使用高濃度的前驅體溶液,以20 L的反應釜為反應裝置,模擬實際生產的反應條件,探索了鐵基普魯士藍材料(FePB)的宏量制備。通過在反應前驅體中加入適量的檸檬酸鈉作為配位劑,減緩了共沉淀反應速率,減少了晶體中的缺陷,所得FePB具有較高的容量、優異的倍率性能和良好的循環穩定性。以商業硬碳為負極,制作了軟包鈉離子全電池,所得電池具有較長的循環壽命。該工作可為規?;苽淦蒸斒克{材料提供指導意義。

    硫酸鈉(Na2SO4,99.5%,國藥集團化學試劑有限公司),十水合亞鐵氰化鈉(Na4[Fe(CN)6] ·10H2O,99%,國藥集團化學試劑有限公司),七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O,99%,Aladdin),無水乙醇(99.7%,國藥集團化學試劑有限公司),聚偏氟乙烯(PVDF,Mr=1 000 000,上海東氟化工科技有限公司),科琴黑(工業級,廣州新稀冶金化工有限公司),N-甲基吡咯烷酮(NMP,99.5%,Aladdin),玻璃纖維隔膜(GF/D,Whatman),金屬鈉(99%,國藥集團化學試劑有限公司),電解液為1 mol·L-1的NaPF6的碳酸丙烯酯(PC) 和碳酸甲乙酯(EMC)溶液(體積比1∶1),并含有體積分數為5% 的氟代碳酸乙烯酯(FEC),電解液購自蘇州佛賽,純度為電池級。

    使用圖 1a所示的20 L容量的反應釜作為合成裝置,室溫下在水溶液中采用共沉淀法宏量制備FePB材料。首先,按照化學計量比稱取1.5 mol十水合亞鐵氰化鈉,溶于去離子水中配制3 L亞鐵氰化鈉溶液(0.5 mol·L-1),記為溶液A;再稱取1.65 mol七水合硫酸亞鐵和6 mol檸檬酸鈉,配制13 L水溶液,記為溶液B;然后,稱取3 mol硫酸鈉,配制3 L水溶液,記為溶液C。反應時,先將溶液C轉移至20 L反應釜中,通入氮氣,并攪拌(轉速為400 r·min-1);再將4 L的B溶液加入到反應釜中;接著使用蠕動泵,分別將剩余的B溶液按9 mL·min-1和A溶液按3 mL·min-1的速度同時滴入反應釜中,直至滴完;反應完成后,在氮氣氣氛和攪拌下陳化2 h,最后進行洗滌和離心分離。將分離所得產物置于烘箱中先110 ℃下常壓干燥12 h,再真空干燥12 h,得到藍色粉末樣品。

    圖 1

    圖 1.  宏量制備的FePB樣品的(a) 合成裝置、(b) 外觀、(c) XRD圖和(d) TG曲線
    Figure 1.  (a) Synthesis device, (b) appearance, (c) XRD pattern and (d) TG curve of the FePB sample prepared by a scalable route

    采用X射線粉末衍射(XRD)對合成產物進行物相分析,使用儀器為日本理學電機Rigaku D/Max-2550pc粉末衍射儀,測試時以Cu 為輻射源,波長λ=0.154 06 nm,管壓40 kV,管流250 mA,掃描步長0.02°,掃描范圍2θ=10°~60°。采用掃描電子顯微鏡(SEM)對產物進行形貌觀察,所用儀器為日立Hitachi S-4800掃描電子顯微鏡,加速電壓為5 kV,測試前對樣品進行1 min噴金處理。采用透射電鏡(TEM)和高角度環形暗場-掃描透射電鏡(HAADF-STEM)對樣品進行微結構分析,所用儀器為FEI Titan G2 80-200 ChemiSTEM,加速電壓為200 kV,同時采用X射線能量色散譜儀(EDS,Phoenix)對樣品進行元素面掃分析。采用熱重(TG)分析測定樣品中的水含量,所用儀器型為德國Netzsch LFA467,測試時,在氮氣氣氛下,將樣品從室溫以10 ℃·min-1的升溫速率升溫至500 ℃,再冷卻至室溫。采用電感耦合等離子體-原子發射光譜(ICP-AES)測定試樣中Na、Fe元素的含量,使用儀器型號為IRIS Intrepid Ⅱ XSP。采用元素分析儀測定樣品中的C、N元素的含量,使用儀器型號為Flash EA 1110。

    按照質量比7∶2∶1分別稱取FePB、導電劑科琴黑、黏結劑PVDF,在研缽中混合均勻后,轉移至稱量瓶,注入NMP,經磁力攪拌得到均勻的漿料。使用小型涂布機將漿料均勻涂覆于鋁箔上,再在110 ℃下真空干燥24 h,并經10 MPa壓力壓片后,得到FePB電極。在氬氣氛的手套箱中進行CR2025型紐扣半電池的裝配,以FePB電極為工作電極,金屬鈉片為對電極,玻璃纖維膜為隔膜,1 mol·L-1 NaPF6 PC/EMC+5%FEC溶液為電解液。將裝配好的紐扣電池在室溫下靜置12 h后,采用新威電池測試儀進行恒電流充放電測試。使用電化學工作站(上海辰華)對電池進行循環伏安(CV)和交流阻抗(EIS)測試。CV測試電壓范圍為2.0~4.2 V,掃描速率為0.1 mV· s-1;EIS測試頻率范圍為10-2~105 Hz,振幅為10 mV。以上電化學測試均在室溫下進行。軟包全電池的制作和測試詳見正文。

    圖 1a是FePB的合成裝置圖,反應釜為玻璃材質。反應前,反應釜中底液為硫酸鈉溶液和部分硫酸亞鐵溶液。反應開始時,使用2臺蠕動泵將高濃度的亞鐵氰化鈉(0.5 mol·L-1)和硫酸亞鐵溶液同時注入反應釜中,進行共沉淀反應,合成溫度為室溫,反應過程中懸浮液顏色為白中泛綠。圖 1b是所得產物的外觀圖,產物呈現藍色,與反應過程中懸浮液的顏色不同,這是由于在貧鈉環境下,離心洗滌時FePB發生表面失鈉所致[25]。按本實驗條件,一次反應所得產物重量大于500 g。圖 1c是宏量制備產物的XRD圖,從圖中可知,FePB樣品呈現立方相結構,空間群為Fm3m,具有良好的結晶性,與文獻報道相吻合[26]。為分析FePB的結晶水含量,進行了TG分析(圖 1d)。TG曲線顯示,所得樣品的結晶水質量分數為14.1%。結合TG、ICP-AES和C、N元素分析可知,所得FePB的結構式為Na1.30Fe[Fe(CN)6]0.98· 2.7H2O。由此可見,產物具有相對較高的鈉含量。

    圖 2a是FePB樣品的低倍SEM照片,由圖可知,樣品呈現近似立方結構,顆粒尺寸為微米級,粒度分布較為均勻,形狀總體比較規整,但仍有少數無規則顆粒。圖 2b是FePB樣品的高倍SEM照片,從圖可知,顆粒尺寸為2~3 μm,顆粒表面整體較為光滑。此外,FePB顆粒呈現明顯的多層邊界,這與檸檬酸鈉配位二價鐵離子,使得二價鐵離子與亞鐵氰根離子的沉淀反應速度減慢有關。多個顆粒在同一個晶核上相互嵌套、穿插生長,有利于大顆粒產物的形成,大顆粒產物抗電解液腐蝕能力較強,具有更優良的循環穩定性,且極片的涂布性能較好。另外,大顆粒有利于固液分離,且電池組裝時消耗較少的電解液。圖 2c是FePB樣品的粒度分布曲線,其D50值為2.330 μm(D50是指一個樣品的累計粒度分布百分數達到50% 時所對應的粒徑),所有顆粒的尺寸均大于1 μm,小于10 μm,尺寸分布比較均勻,與SEM結果相吻合。在本工作中通過使用合適的檸檬酸鈉量及控制加料工藝,在較高濃度下,仍得到了顆粒較大的產物。圖 3為FePB樣品的TEM和HAADF-STEM照片,以及Na、Fe、C和N元素的EDS面掃圖。由圖可知,FePB中的各元素在顆粒中均勻分布,這表明所得普魯士藍材料具有良好的均勻性。比較圖 3c圖 3d發現,Na元素的分布面積要少于Fe元素,這是由于FePB顆粒表面失Na有關[25],與產物顏色和元素分析相符。

    圖 2

    圖 2.  FePB樣品的(a) 低倍SEM照片、(b) 高倍SEM照片和(c) 粒度分布曲線
    Figure 2.  SEM images at (a) low and (b) high magnification and (c) size distribution curve of the FePB sample

    圖 3

    圖 3.  FePB樣品的(a) TEM照片、(b) HAADF-STEM照片和(c~f) EDS面掃
    Figure 3.  (a) TEM image, (b) HAADF-STEM images and (c~f) EDS mappings of the FePB sample

    圖 4a為FePB樣品在0.1C(1C=150 mA·g-1)電流密度下的前3次充放電曲線,從圖中可知,宏量合成的FePB樣品首次充電比容量為92 mAh·g-1,首次放電比容量為117 mAh·g-1。材料合成因在富鈉環境及惰性氣氛下進行,產物的鈉含量較高,但離心分離因在貧鈉和開放氣氛下進行,導致Fe2+被氧化成Fe3+,并伴隨FePB顆粒表面的鈉損失。在首次放電時,樣品起始態中的Fe3+也被還原為Fe2+,因此,出現首次放電容量高于充電容量的現象。在實際鈉離子電池制作時,可對硬碳負極進行預鈉化,來補償首次低庫侖效率。經過首次循環后,放電容量與充電容量基本一致,表現出較高的庫侖效率。圖 4b為FePB樣品的CV曲線圖,圖中3.05/2.82 V和3.43/3.31 V處出現2對氧化/還原峰,分別對應與N結合的高自旋態的Fe2+/Fe3+和與C結合的低自旋態的Fe2+/Fe3+的氧化還原反應[17, 27-28],這與圖 4a中的2個充放電平臺相對應。

    圖 4

    圖 4.  FePB樣品(a) 在0.1C電流下前3次充放電曲線、(b) 在0.1 mV·s-1掃描速率下的CV曲線、(c) 不同電流下的充放電曲線、(d) 倍率性能和(e) 1C電流下的循環性能
    Figure 4.  (a) First three voltage profiles at 0.1C rate, (b) CV plots at 0.1 mV·s-1, (c) voltage profiles at various current rates, (d) rate capability and (e) cycling performance at 1C rate of the FePB sample

    圖 4c圖 4d分別為FePB樣品在不同電流下的充放電曲線和容量,即倍率性能。由圖可知,電池在0.1C、0.5C、1C、2C、5C和10C下的比容量分別為110、102、100、97、95和92 mAh·g-1。隨著電流密度的增加,比容量降低,放電電壓平臺逐漸下降,電池的極化增大,但充電電壓隨電流變化不大。值得注意的是,當電流密度增加時,比容量的下降并不明顯,在10C大電流密度下比容量仍可保持在92 mAh·g-1,顯示出該材料優異的倍率性能。這與普魯士藍類化合物獨特的結構有關,其開放的三維框架結構中空隙尺寸較大,有利于鈉離子的快速脫嵌,此外,特殊的多邊界結構增加了材料表面積,有利于鈉離子在電極/電解液界面處的快速遷移。圖 4e為FePB樣品在1C電流密度下的循環性能,測試結果顯示,該材料具有優異的循環穩定性,經過500次循環后,容量從初始的98 mAh·g-1降至87 mAh·g-1,容量保持率達到89%。普魯士藍類化合物的循環穩定性與缺陷含量和形貌有關,FePB優異的循環穩定性一方面得益于其較為完整的晶體結構,另一方面也得益于其較大的粒徑,可一定程度上減緩被電解液腐蝕[17, 29]。

    圖 5a~5c為使用FePB樣品所制成的極片在循環前、循環50次后和循環100次后的SEM照片。由圖可知,隨著循環的進行,微米級的多層邊界結構沒有出現明顯被電解液腐蝕的跡象,說明該材料具有較好的抗電解液腐蝕的能力,與上述的優異的循環穩定性相吻合。但是,隨著循環次數的增加,電極中出現了形狀不規則、尺寸較小的顆粒。如圖 5d所示,對比初始電極,循環后電極的XRD圖在24°和39°(2θ)處出現了分峰現象,說明隨著循環的進行,材料結構的對稱性下降,部分材料由立方相轉化為單斜相,可能與上述的小顆粒生成有關。圖 5e是FePB樣品不同循環后的電化學阻抗譜,譜圖采用插圖中的等效電路進行擬合,擬合結果如表 1所示。該譜圖由高頻區和中頻區的2個部分重疊的半圓和低頻區的斜線組成。等效電路中,Re代表歐姆電阻,對應譜圖與實軸在高頻區的交點,包含活性顆粒間的接觸電阻、電解液電阻和集流體及活性顆粒的接觸電阻等;RfQ1分別是固態電解質膜(SEI)電阻和相應的松弛電容,與阻抗譜中的高頻半圓相對應;RctQ2分別代表電荷轉移電阻和電解液與正極間的雙電層電容,與阻抗譜中的中頻半圓相對應;Zw是鈉離子在電極內部的擴散電阻,與低頻的斜線相對應[3, 6]。表中Y代表恒相位元件的電容,n代表由表面缺陷或粗糙度引起的電流分布不均的指數,當n=1時,Q1(或Q2)為純電容,當0 < n < 1時,Q1(或Q2)為非理想電容[30]。分析擬合結果可知,隨著循環次數的增加,ReRf變化并不明顯,但均有所增加;Rct明顯增加,從270.5 Ω增加到450.9 Ω,總阻抗呈現增加的趨勢。說明隨著循環的進行,FePB電極的電化學動力學性能有所減弱,這與電化學性能衰減相符合。

    圖 5

    圖 5.  FePB極片(a) 循環前、(b) 50次和(c) 100次循環后的SEM照片; FePB極片(d) 循環前后的XRD圖和(e)不同循環次數后的EIS譜圖
    Figure 5.  SEM images of the FePB electrodes (a) before cycling, (b) after 50 cycles and (c) 100 cycles; (d) XRD patterns of FePB electrodes before and after cycling, and (e) EIS spectra of FePB electrode after different cycles

    表 1

    表 1  FePB樣品EIS譜圖的擬合結果
    Table 1.  Fitting results of the EIS spectra of FePB sample
    下載: 導出CSV
    Cycle number Re Rf Q1 Rct Q2
    Y n Y n
    50 6.0 106.6 3.9×10-6 0.80 270.5 4.2×10-6 0.93
    100 7.8 110.3 4.6×10-6 0.79 450.9 8.3×10-6 0.88

    為了測試該FePB樣品實際應用性能,將所得FePB正極和商業硬碳(HC,日本可樂麗公司)負極相匹配,組裝了軟包全電池(FePB/HC),并對FePB/HC電池的電化學性能進行了測試,使用同FePB/Na半電池相同的電解液。FePB正極由質量分數90% 的活性物質、4%的PVDF黏結劑和6%的導電劑組成,電極經涂布、干燥(170 ℃真空烘干48 h)后得到如圖 6a所示的正極極片。負極極片由質量分數88% 的HC、8%的黏結劑和4%的導電劑組成。正極單面活性材料負載為10 mg·cm-2,負極單面活性材料負載為3.3 mg·cm-2。經疊片、注液、封裝,得到圖 6b所示的FePB/HC軟包全電池。圖 6c為軟包電池在10 mA的電流下的充放電曲線(經過化成后),其放電比容量為40 mAh,庫侖效率接近100%。圖 6d為軟包電池的循環性能,在50 mA的電流下,軟包電池經過400次循環后仍然具有75% 的容量保持率,表現出較為優異的循環穩定性。軟包全電池的測試結果表明,所得普魯士藍材料顯示出良好的實際應用前景,特別是在大規模儲能領域。

    圖 6

    圖 6.  (a) FePB極片外觀、(b) FePB/HC軟包電池外觀和FePB/HC軟包電池的(c)充放電曲線與(d)循環性能
    Figure 6.  (a) Appearance of the FePB electrode and (b) FePB/HC punch battery, and (c) charging/discharging curves and (d) cycling performance of the FePB/HC punch battery

    采用水溶液共沉淀法在室溫下宏量制備了鐵基普魯士藍(FePB)材料。通過引入適量的檸檬酸鈉作為配位劑,得到了鈉含量較高且結晶較完整的FePB材料。所得FePB材料用作鈉離子電池正極時,顯示出較高的容量、優異的倍率性能和較長的循環壽命。0.1C放電時比容量能夠達到117 mAh· g-1,在10C的大電流密度下比容量仍保持在92 mAh·g-1,在1C電流密度下循環500次,比容量仍保持在87 mAh·g-1,容量保持率達到89%。在紐扣型半電池組裝和測試基礎上,組裝了FePB/HC軟包全電池,該電池在50 mA的電流下,經過400次循環仍然具有75% 的容量保持率。該材料優異的倍率性能和循環穩定性為鈉離子電池在大規模儲能中的應用提供了可能性;同時,該FePB合成工藝對于普魯士藍類材料的大規模生產具有重要的借鑒意義。


    1. [1]

      Yang Z G, Zhang J L, Kintner Meyer M C W, Lu X C, Choi D, Lemmon J P, Liu J. Chem. Rev. , 2011, 111(5): 3577-3613 doi: 10.1021/cr100290v

    2. [2]

      Hwang J Y, Myung S T, Sun Y K. Chem. Soc. Rev. , 2017, 46: 3529-3614 doi: 10.1039/C6CS00776G

    3. [3]

      陳新, 徐麗, 沈志龍, 劉雙宇, 李慧, 王博, 謝健, 姜銀珠, 劉海鎮, 盛鵬, 趙廣耀. 無機化學學報, 2015, 31(9): 1739-1750 doi: 10.11862/CJIC.2018.177CHEN X, XU L, SHEN Z L, LIU S Y, LI H, WANG B, XIE J, JIANG Y Z, LIU H Z, SHENG P, ZHAO G Y. Chinese J. Inorg. Chem. , 2015, 31(9): 1739-1750 doi: 10.11862/CJIC.2018.177

    4. [4]

      Goodenough J B. Energy Storage Mater. , 2015, 1: 158-161 doi: 10.1016/j.ensm.2015.07.001

    5. [5]

      Chu S, Cui Y, Liu N. Nat. Mater. , 2016, 16(1): 16-22

    6. [6]

      孫云坡, 謝健, 趙新兵, 莊大高, 張根林. 無機化學學報, 2020, 36(1): 106-112 doi: 10.11862/CJIC.2020.008SUN Y P, XIE J, ZHAO X B, ZHUANG D G, ZHANG G L. Chinese J. Inorg. Chem. , 2020, 36(1): 106-112 doi: 10.11862/CJIC.2020.008

    7. [7]

      Yabuuchi N, Kubota K, Dahbi M, Komaba S. Chem. Rev. , 2014, 114(23): 11636-11682 doi: 10.1021/cr500192f

    8. [8]

      Han Y, Liu S Y, Cui L, Xu L, Xie J, Xia X K, Hao W K, Wang B, Li H, Gao J. Int. J. Miner. Metall. Mater. , 2018, 25(1): 88-93 doi: 10.1007/s12613-018-1550-6

    9. [9]

      Chen M Z, Liu Q N, Wang S W, Wang E H, Guo X D, Chou S L. Adv. Energy Mater. , 2019, 9(14): 1803609 doi: 10.1002/aenm.201803609

    10. [10]

      王勇, 劉雯, 郭瑞, 羅英, 解晶瑩. 無機化學學報, 2018, 34(4): 750-756 doi: 10.11862/CJIC.2018.074WANG Y, LIU W, GUO R, LUO Y, XIE J Y. Chinese J. Inorg. Chem. , 2018, 34(4): 750-756 doi: 10.11862/CJIC.2018.074

    11. [11]

      Wang P F, You Y, Yin Y X, Wang Y S, Wan L J, Gu L, Guo Y G. Angew. Chem. Int. Ed. , 2016, 55(26): 7445-7449 doi: 10.1002/anie.201602202

    12. [12]

      Ding J J, Zhou Y N, Sun Q, Yu X Q, Yang X Q, Fu Z W. Electrochim. Acta, 2013, 87: 388-393 doi: 10.1016/j.electacta.2012.09.058

    13. [13]

      Fu B, Zhou X, Wang Y P. J. Power Sources, 2016, 310: 102-108 doi: 10.1016/j.jpowsour.2016.01.101

    14. [14]

      Fang Y J, Liu Q, Xiao L F, Ai X P, Yang H X, Cao Y L. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7(32): 17977-17984 doi: 10.1021/acsami.5b04691

    15. [15]

      Wu X Y, Wu C H, Wei C X, Hu L, Qian J F, Cao Y L, Ai X P, Wang J L, Yang H X. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016, 8(8): 5393-5399 doi: 10.1021/acsami.5b12620

    16. [16]

      Wu X Y, Deng W W, Qian J F, Cao Y L, Ai X P, Yang H X. J. Mater. Chem. A, 2013, 1(35): 10130-10134 doi: 10.1039/c3ta12036h

    17. [17]

      梅簡, 曾挺健, 裘呂超, 張杰, 劉春麗, 謝健, 趙新兵. 無機化學學報, 2020, 36(5): 795-801 doi: 10.11862/CJIC.2020.113MEI J, ZENG T J, QIU L C, ZHANG J, LIU C L, XIE J, ZHAO X B. Chinese J. Inorg. Chem. , 2020, 36(5): 795-801 doi: 10.11862/CJIC.2020.113

    18. [18]

      Lu Y H, Wang L, Cheng J G, Goodenough J B. Chem. Commun. , 2012, 48(52): 6544-6546 doi: 10.1039/c2cc31777j

    19. [19]

      Fang C, Huang Y H, Zhang W X, Han J T, Deng Z, Cao Y L, Yang H X. Adv. Energy Mater. , 2016, 6(5): 1501727 doi: 10.1002/aenm.201501727

    20. [20]

      Qian J F, Wu C, Cao Y L, Ma Z F, Huang Y H, Ai X P, Yang H X. Adv. Energy Mater. , 2018, 8(17): 1702619 doi: 10.1002/aenm.201702619

    21. [21]

      Wu X Y, Shao M M, Wu C H, Qian J F, Cao Y L, Ai X P, Yang H X. ACS Appl. Mater. Interface, 2016, 8(36): 23706-23712 doi: 10.1021/acsami.6b06880

    22. [22]

      Peng J, Wang J S, Yi H C, Hu W J, Yu Y H, Yin J W, Shen Y, Liu Y, Luo J H, Xu Y, Wei P, Li Y Y, Jin Y, Ding Y, Miao L, Jiang J J, Han J T, Huang Y H. Adv. Energy Mater. , 2018, 8(11): 1702856 doi: 10.1002/aenm.201702856

    23. [23]

      Xu Y, Chang M, Fang C, Liu Y, Qiu Y G, Qu M G, Peng J, Wei P, Deng Z, Sun S X, Sun X P, Li Q, Han J T, Huang Y H. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11(33): 29985-29992 doi: 10.1021/acsami.9b10312

    24. [24]

      Mullaliu A, Asenbauer J, Aquilanti G, Passerini S, Giorgetti M. Small Methods, 2020, 4(1): 1900529 doi: 10.1002/smtd.201900529

    25. [25]

      Song J, Wang L, Lu Y H, Liu J, Guo B K, Xiao P H, Lee J J, Yang X Q, Henkelman G, Goodenough G B. J. Am. Chem. Soc. , 2015, 137(7): 2658-2664 doi: 10.1021/ja512383b

    26. [26]

      Yan X M, Yang Y, Liu E S, Sun L Q, Wang H, Liao X Z, He Y S, Ma Z F. Electrochim. Acta, 2017, 225: 235-242 doi: 10.1016/j.electacta.2016.12.121

    27. [27]

      Nai J W, Lou X W. Adv. Mater. , 2019, 31(38): 1706825 doi: 10.1002/adma.201706825

    28. [28]

      Zhou A J, Cheng W J, Wang W, Zhao Q, Xie J, Zhang W X, Gao H C, Xie L G, Li J Z. Adv. Energy Mater. , 2021, 11(2): 2000943 doi: 10.1002/aenm.202000943

    29. [29]

      Huang Y X, Xie M, Zhang J T, Wang Z H, Jiang Y, Xiao G H, Li S J, Li L, Wu F, Chen R J. Nano Energy, 2017, 39: 273-283 doi: 10.1016/j.nanoen.2017.07.005

    30. [30]

      Shang T, Zhong X K, Zhang C F, Hu J Y, Medgyes B. Int. J. Miner. Metall. Mater. , 2021, 28(1): 98-110 doi: 10.1007/s12613-020-2086-0

  • 圖 1  宏量制備的FePB樣品的(a) 合成裝置、(b) 外觀、(c) XRD圖和(d) TG曲線

    Figure 1  (a) Synthesis device, (b) appearance, (c) XRD pattern and (d) TG curve of the FePB sample prepared by a scalable route

    圖 2  FePB樣品的(a) 低倍SEM照片、(b) 高倍SEM照片和(c) 粒度分布曲線

    Figure 2  SEM images at (a) low and (b) high magnification and (c) size distribution curve of the FePB sample

    圖 3  FePB樣品的(a) TEM照片、(b) HAADF-STEM照片和(c~f) EDS面掃

    Figure 3  (a) TEM image, (b) HAADF-STEM images and (c~f) EDS mappings of the FePB sample

    圖 4  FePB樣品(a) 在0.1C電流下前3次充放電曲線、(b) 在0.1 mV·s-1掃描速率下的CV曲線、(c) 不同電流下的充放電曲線、(d) 倍率性能和(e) 1C電流下的循環性能

    Figure 4  (a) First three voltage profiles at 0.1C rate, (b) CV plots at 0.1 mV·s-1, (c) voltage profiles at various current rates, (d) rate capability and (e) cycling performance at 1C rate of the FePB sample

    圖 5  FePB極片(a) 循環前、(b) 50次和(c) 100次循環后的SEM照片; FePB極片(d) 循環前后的XRD圖和(e)不同循環次數后的EIS譜圖

    Figure 5  SEM images of the FePB electrodes (a) before cycling, (b) after 50 cycles and (c) 100 cycles; (d) XRD patterns of FePB electrodes before and after cycling, and (e) EIS spectra of FePB electrode after different cycles

    圖 6  (a) FePB極片外觀、(b) FePB/HC軟包電池外觀和FePB/HC軟包電池的(c)充放電曲線與(d)循環性能

    Figure 6  (a) Appearance of the FePB electrode and (b) FePB/HC punch battery, and (c) charging/discharging curves and (d) cycling performance of the FePB/HC punch battery

    表 1  FePB樣品EIS譜圖的擬合結果

    Table 1.  Fitting results of the EIS spectra of FePB sample

    Cycle number Re Rf Q1 Rct Q2
    Y n Y n
    50 6.0 106.6 3.9×10-6 0.80 270.5 4.2×10-6 0.93
    100 7.8 110.3 4.6×10-6 0.79 450.9 8.3×10-6 0.88
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  • 發布日期:  2021-06-10
  • 收稿日期:  2021-01-08
  • 修回日期:  2021-03-26
通訊作者: 陳斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈陽化工大學材料科學與工程學院 沈陽 110142

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