High capacity LiFePO4/C/rGO nanocomposite positive electrode for lithium ion batteries

Li-ion ikincil pillerin yaygın ve genişletilmiş uygulamaları için, öncelikle katot malzemeleri tarafından belirlenen üstün elektrokimyasal yeteneklere sahip yeni elektrot malzemelerinin geliştirilmesi gereklidir. Mükemmel stabilitesi, kullanılabilirliği ve çevre dostu olması nedeniyle, LiFePO4 (LFP), uygulanabilir bir katot malzemesi olarak yaygın olarak kabul edilmektedir. Bu çalışmada, glisin-nitrat tekniğine dayalı basit bir çözelti yakma işlemi kullanılarak mikron altı parçacıklara sahip tek fazlı LFP malzemesi üretmek için temel malzeme olarak düşük maliyetli bir demir (III) kullanılmıştır. Yüksek saflıkta LiFePO4 üretmek için optimal Glisin/LiFePO4 oranı 1:4 olarak bulunmuş ve üretilen LiFePO4, sabit C/20 oranında 102 mAh/g deşarj kapasitesi gösterdi. Karbon kaplı LiFePO4 tozları elde etmek için karbon kaynağı olarak sakroz kullanılmıştır. %12 karbon içerikli LiFePO4/C numunesinin deşarj kapasitesi 0,1 C akım hızında 157 mAh/g ve 5 C hızında 88 mAh/g olarak elde edilmiştir. Ayrıca, 50 döngü boyunca değişen akım hızlarında elektrotlar mükemmel döngü performansı göstermiştir. Karbon kaplı LiFePO4'ün kapasitesini arttırmak için katot malzemesine farklı miktarlarda grafen ile takviye edilmiştir. Ağırlıkça %4 grafenli karbon kaplanmış lityum demir fosfat, 197 mAh/g'lik bir spesifik kapasite göstermiştir. Karbon kaplı lityum demir fosfatın etrafına sarılmış son derece iletken grafen pulları, şarj ve deşarj işlemleri sırasında elektron göçünü hızlandırmış ve ilk döngü sırasında tersinmez kapasiteyi azaltmış ve farklı C-hızlarında %99'luk bir kulombik verim sergilemiştir.