VNUHCM JOURNAL OF NATURAL SCIENCES

A sub-journal of VNUHCM Journal of Science and Technology Development since 2017

Skip to main content Skip to main navigation menu Skip to site footer

 Original Research

HTML

52

Total

14

Share

Synthesis of LiFePO4/C as the positive material for LiFePO4/GRAPHITE Lithium‒Ion batteries






 Open Access

Downloads

Download data is not yet available.

Abstract

This paper presented the synthesis of carbon coated LiFePO4 (LFP/C) materials by hydrothermal method with glucose as a carbon source at two temperatures of 700oC (LFP700/C) and 800oC (LFP800/C). According to X-ray diffraction analysis, the material's structure was monophasic and devoid of impurities. The scanning electron microscopy revealed that the morphology of the composites at 700oC and 800oC was elongated and irregularly shaped-crystal with the particle size of 100‒500 nm. The Cycling Voltammetry and Galvanostatic Cycling with Potential Limitation were used to examine the electrochemical characteristics of LFP/C materials. After 50 cycles, the specific capacities of the LFP700/C and LFP800/C in 1.0 M LiPF6 EC: DMC: DEC (1:1:1, v:v:v) were 115 mAh.g-1 and 136 mAh.g-1, respectively, and the Coulombic efficiency was around 97%. The diffusion coefficient of Li+ reached 7.161.10-12 cm2.s-1 (LFP700/C) and 2.489.10-10 cm2.s-1 (LFP800/C) which was higher than that of the raw LFP sample (10-14‒10-13 cm2.s-1). The Full-cell LFP800/Graphite was investigated with four N/P ratios of 1.0, 1.1, 1.2, and 1.3. The charge‒discharge results showed that the full-cell of LFP800/Graphite with N/P ratio of 1.2 in 1.0 M LiPF6 EC: DMC: DEC (1:1:1, v:v:v) exhibited an excellent cyclability at C/10. The capacity of this full cell reached 112 mAh.g-1 in the first cycle and remained at 80% capacity after 50 cycles.

MỞ ĐẦU

LiFePO 4 (Lithium Iron Phosphate, LFP) là vật liệu điện cực dương cho pin sạc Li–ion (Lithium Ion Battery, LIB) được nghiên cứu và công bố lần đầu tiên vào năm 1997 bởi Goodenough và cộng sự 1 . Vật liệu LFP có một số ưu điểm như cấu trúc ổn định, tuổi thọ cao, vùng nhiệt độ hoạt động rộng, chi phí sản xuất thấp và không độc hại 1 , 2 . Tuy nhiên, vật liệu LFP có một số nhược điểm là độ dẫn điện kém (10 -8 S.cm -1 ), giá trị hệ số khuếch tán ion Li + thấp (10 -14 ‒10 -13 cm 2 .s -1 ) và dung lượng riêng thực tế thấp hơn dung lượng riêng lý thuyết (170 mAh.g -1 ) 3 . Để cải thiện các nhược điểm trên, vật liệu LFP đã được nghiên cứu tổng hợp ở kích thước nano, phủ carbon lên bề mặt hạt vật liệu và pha tạp thêm các kim loại như Ni, Mn, Co… Vật liệu LFP phủ carbon (LFP/C) được xem là một hướng hiệu quả để khắc phục các nhược điểm của vật liệu này vì giúp ngăn chặn sự hình thành tạp chất Fe 3+ , giảm kích thước hạt, tăng độ dẫn điện electron, khả năng khuếch tán ion Li + , từ đó cải thiện dung lượng riêng và độ bền phóng sạc của vật liệu LFP 2 . Một số nguồn tiền chất hữu cơ được sử dụng để tạo lớp phủ carbon cho LFP đã được nghiên cứu như sucrose, glucose, carboxylic acid, adipic acid, tinh bột, ethylene glycol, polythiophene và polyacene 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 . Mỗi tiền chất có khả năng tạo lớp phủ carbon khác nhau, ảnh hưởng đến tính chất điện hóa của vật liệu LFP 12 , 13 , 14 . Li và các cộng sự 7 đã tổng hợp thành công vật liệu LFP/C với nguồn carbon từ phản ứng của ethylene glycol với carboxylic acid cho dung lượng riêng đạt 148,13 mAh.g -1 và hiệu suất phóng sạc đạt được 97,97%. Bai và cộng sự 10 đã sử dụng polythiophene làm lớp phủ carbon lên vật liệu LFP thông qua phản ứng trùng hợp, kết quả vật liệu LFP/C có độ dẫn điện là 2,31.10 -2 S.cm -1 và dung lượng riêng đạt 153,53 mAh.g -1 tại tốc độ C/10. Lai và cộng sự 5 đã tổng hợp LFP bằng cách sử dụng glucose là tiền chất tạo carbon, sau đó nung ở nhiệt độ 750 o C trong môi trường Ar + 5% H 2 , vật liệu có dung lượng riêng 163 mAh.g -1 tại tốc độ C/10 và 157 mAh.g -1 ở tốc độ 1C. Huynh và cộng sự 6 đã sử dụng glucose làm tiền chất tạo carbon cho LFP, sau đó nung ở nhiệt độ 700 o C trong khí trơ Ar cho vật liệu có hệ số khuếch tán ion Li + đạt khoảng 2,28.10 -11 cm 2 .s -1 . So với các nguồn carbon từ acid hữu cơ và polymer, glucose có nhiều ưu điểm hơn như chi phí thấp, dễ hình thành lớp graphene ở nhiệt độ nung khoảng 700 o C trong môi trường khí trơ 5 , 6 .

Pin hoàn chỉnh (full-cell) là mô hình pin được sử dụng trong các ứng dụng thực tế như thiết bị di động và xe điện. Full-cell có cấu tạo bao gồm: ( i ) Điện cực dương là vật liệu trên cơ sở các oxide kim loại chuyển tiếp có cấu trúc lớp hay spinel như LFP ( ii ) Điện cực âm (silic, silica và graphite) ( iii ) Dung dịch điện giải chứa ion Li + trong các dung môi không nước. Hiện nay, graphite là vật liệu được sử dụng phổ biến nhất cho điện cực âm pin sạc Li-ion. Graphite có nhiều ưu điểm như thế oxy hóa–khử thấp, dung lượng riêng lý thuyết khoảng 372 mAh.g -1 , độ dẫn electron cao, giá rẻ và thể tích không thay đổi nhiều trong quá trình đan cài ion Li + như Si 15 . Cho đến nay phần lớn các nghiên cứu điện cực đều tập trung vào cải thiện tính chất điện hoá của các điện cực riêng lẻ tuy nhiên cần xem xét đến các yếu tố liên quan đến khả năng hoạt động điện hoá của các điện cực trong full-cell. Trong các yếu tố đó, việc kết hợp dung lượng giữa hai điện cực trong full-cell là đặc biệt quan trọng và điều này bị ảnh hưởng trực tiếp bởi việc kết hợp khối lượng vật liệu của hai điện cực. Tỷ lệ dung lượng giữa cực âm và cực dương (negative electrode/positive electrode, N/P) là một thông số quan trọng trong thiết kế và lắp ráp full-cell và cần được khảo sát để kiểm soát khối lượng và duy trì sự cân bằng dung lượng giữa điện cực âm và điện cực dương, giúp full-cell hoạt động ổn định, tối ưu sự suy giảm dung lượng, tăng hiệu suất phóng sạc của pin trong thực tế.

Bài báo này trình bày vật liệu LFP/C được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt, sử dụng nguồn carbon từ glucose, nung ở hai nhiệt độ 700 o C (LFP700/C) và 800 o C (LFP800/C) trong môi trường khí trơ Ar. Cấu trúc, hình thái của vật liệu LFP/C được khảo sát bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), hiển vi điện tử quét (SEM). Tính chất điện hóa của vật liệu LFP/C được khảo sát trong bán pin bằng phương pháp quét thế vòng tuần hoàn (Cyclic Voltammetry, CV) và phóng sạc dòng cố định (Galvanostatic Cycling with Potential Limitation, GCPL), lựa chọn ra điều kiện tổng hợp tốt nhất để tiến hành thiết kế và lắp ráp pin hoàn chỉnh. Full-cell được lắp ráp với điện cực dương là vật liệu LFP/C vừa tổng hợp ở điều kiện tốt nhất và điện cực âm là vật liệu graphite thương mại. Các tỷ lệ N/P được khảo sát là 1,0; 1,1; 1,2 và 1,3. Tính chất điện hóa trong mô hình pin hoàn chỉnh được khảo sát bằng phương pháp phóng sạc dòng cố định.

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

Hóa chất

Các hóa chất được sử dụng gồm: FeSO 4 .7H 2 O (Acros, 99,5%), LiOH.H 2 O (Sigma-Aldrich, ≥ 98%), H 3 PO 4 85% (Trung Quốc), glucose (Merck), ethylene carbonate (EC, Acros, 99%), diethyl carbonate (DEC, Sigma-Aldrich, 99%), dimethyl carbonate (DEC, Sigma-Aldrich, 99%), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 , Sigma-Aldrich, 98,5%); màng ngăn polyethylene (PE), carbon C65 (Imerys), polyvinylidene fluoride (Sigma-Aldrich, M w = 534.000), sodium carboxymethyl cellulose (CMC, Sigma-Aldrich), N -methyl-2-pyrrolidone (NMP, Merck); lithium kim loại nguyên chất 99,9% (MTI), vật liệu graphite (MTI), màng nhôm và màng đồng (MTI).

Tổng hợp vật liệu

Vật liệu LFP700/C và LFP800/C được tổng hợp từ FeSO 4 .7H 2 O, LiOH.H 2 O và H 3 PO 4 theo tỷ lệ mol 1:3:1 bằng phương pháp thủy nhiệt, sử dụng glucose làm nguồn carbon. Hòa tan FeSO 4 .7H 2 O và glucose vào 30,0 mL nước cất trong môi trường khí N 2 trong bình cầu. LiOH.H 2 O được hoà tan trong 30,0 mL nước cất và sau đó thêm từ từ 10,0 mL nước cất đã được acid hóa bằng 1,40 mL H 3 PO 4 85%. Khuấy hỗn hợp để tạo thành huyền phù màu trắng. Cho hỗn hợp này vào bình cầu, tiếp tục khuấy trong môi trường khí N 2 trong 15 phút. Hỗn hợp được cho vào cốc Teflon 100 mL và tiến hành thủy nhiệt ở 200 o C trong 6 giờ, sau đó được lọc áp suất thấp, thu bột màu xám đen. Sấy bột sản phẩm ở 120 o C trong 4 giờ sau đó nung ở 700°C hoặc 800°C trong 6 giờ với môi trường khí trơ Ar.

Tạo màng điện cực vật liệu

Vật liệu LFP/C được phối trộn với carbon dẫn C65, chất kết dính PVdF pha trong dung môi N -methyl-2-pyrrolidone (NMP) nồng độ 10% theo tỷ lệ khối lượng 80:15:5 sử dụng máy trộn Thinky. Dạng keo sệt được phủ lên màng nhôm bằng kỹ thuật Doctor-blade và sấy trong môi trường chân không ở 80 o C trong 15 giờ, thành màng điện cực dương.

Vật liệu graphite thương mại được phối trộn với carbon dẫn C65 và chất kết dính CMC pha trong dung môi nước nồng độ 1,4% với tỷ lệ 90:5:5 theo phần trăm khối lượng. Hỗn hợp trộn đều và được phủ lên màng đồng bằng kỹ thuật Doctor-blade và sấy chân không ở 80 o C trong 15 giờ, thành màng điện cực âm.

Các màng điện cực được cắt thành các hình tròn đường kính 12 mm để lắp thành coin-cell trong buồng thao tác môi trường khí argon (glove box).

Phương pháp phân tích cấu trúc và hình thái

Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) sử dụng phân tích cấu trúc vật liệu LFP/C được thực hiện trên máy Bruker D8. Advanced, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh (ĐHQG-HCM). Phép đo sử dụng bước sóng CuKα (λ=0,15418 nm), góc quét 2θ từ 10 đến 70 o , độ phân giải 0,020 o và thời gian lấy mẫu là 0,25 giây.

Đánh giá hình thái vật liệu LFP/C được thực hiện trên kính hiển vi điện tử quét Hitachi S4800 tại Viện Công nghệ Nano, ĐHQG-HCM.

Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) trên thiết bị LABSYS Evo TGA, Setaram (Pháp), Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh. Hai mẫu vật liệu được quét trong vùng nhiệt độ khảo sát từ 25 o C đến 800 o C trong không khí với tốc độ gia nhiệt là 10 o C.phút -1 .

Phương pháp đánh giá tính chất điện hóa

Phương pháp quét thế vòng tuần hoàn được thực hiện trong vùng thế 2,5–4,0 V (so với Li + /Li) với tốc độ quét từ 0,02–0,20 mV.s -1 trên máy đo điện hóa MGP– 2 (BioLogic, Pháp) tại Phòng thí nghiệm Hóa Lý Ứng dụng, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM.

Phương pháp phóng sạc dòng cố định được sử dụng để khảo sát bán pin (half-cell) cúc áo CR-2032 (MTI) với lithium kim loại (MTI) là điện cực âm và mô hình full-cell với màng điện cực graphite là điện cực âm. Trong cả hai mô hình màng vật liệu LFP/C là điện cực dương, màng ngăn polyethylene, dung dịch điện giải 1,0 M LiPF 6 trong EC: DMC: DEC (1:1:1 theo thể tích). Khối lượng vật liệu LFP700/C và LFP800/C được sử dụng trong half-cell lần lượt là 2,43 mg và 2,30 mg. Và khối lượng vật liệu LFP800/C sử dụng trong full-cell với các tỉ lệ N/P 1,0; 1,1; ,1,2 và 1,3 lần lượt là 12,43 mg; 11,44 mg; 10,51 mg và 9,57 mg. Hệ pin cúc áo được lắp ráp glove box. Phép đo phóng sạc được thực hiện ở vùng thế 2,5–4,0 V (so với Li + /Li) ở tốc độ là C/10 trên máy đo phóng sạc Lanhe CT2001A tại Phòng thí nghiệm Hóa Lý Ứng dụng, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Kết quả phân tích cấu trúc và hình thái

Giản đồ nhiễu xạ XRD của vật liệu LFP700/C và LFP800/C ( Figure 1 ) cho thấy các đỉnh nhiễu xạ của vật liệu tổng hợp trùng với các đỉnh nhiễu xạ của vật liệu LFP (ICSD-072545). Giản đồ nhiễu xạ gần như không xuất hiện các mũi của tạp chất, chứng minh các mẫu LFP/C tổng hợp không lẫn tạp chất và đơn pha. Kích thước ô mạng tinh thể trong cấu trúc của vật liệu tổng hợp LFP700/C và LFP800/C được tính toán bằng phần mềm CELREF V3 và thể hiện trong Table 1 . Thông số ô mạng của hai vật liệu LFP/C cho kết quả tương tự với các nghiên cứu tổng hợp vật liệu LFP 16 . Do vậy vật liệu LFP700/C và LFP800/C được tổng hợp thành công với nguồn carbon là glucose.

Table 1 Thông số mạng của LFP (ICSD-072545) và các mẫu LFP/C

Figure 1 . Giản đồ XRD của vật liệu (a) LFP700/C và (b) LFP800/C

Ảnh SEM của vật liệu LFP/C ( Figure 2 ) cho thấy cả vật liệu LFP/C nung ở nhiệt độ 700 o C và 800 o C đều có có dạng hạt dài, phân bố không đồng đều và kích thước hạt 100–500 nm.

Figure 2 . Ảnh SEM của vật liệu (a, b) LFP700/C và (c, d) LFP800/C

Figure 3 là giản đồ TGA của hai mẫu vật liệu LFP700/C và LFP800/C. Sự chênh lệch khối lượng mẫu đo tại 450 o C và 800 o C giúp đánh giá bán định lượng hàm lượng carbon trong từng mẫu vật liệu. Kết quả cho thấy hàm lượng carbon phủ lên các hạt vật liệu LFP700/C, LFP800/C lần lượt là 3,71% và 5,56%.

Figure 3 . Giản đồ TGA của hai mẫu vật liệu LFP700/C và LFP800/C

Kết quả quét thế vòng tuần hoàn

Kết quả quét thế vòng tuần hoàn của hai mẫu vật liệu LFP700/C và LFP800/C trong hệ điện giải 1,0 M LiPF 6 trong EC: DMC:DEC (1:1:1) ở tốc độ quét từ 0,02‒0,2 mV/s ( Figure 4 ). Kết quả xuất hiện 1 cặp đỉnh oxi hóa‒khử thuận nghịch Fe 3+ /Fe 2+ chứng minh sự di chuyển của ion Li + giữa hai pha LiFePO 4 và FePO 4 .

Figure 4 . Đường cong quét thế vòng tuần hoàn của vật liệu (a) LFP700/C và (b) LFP800/C

Đường biểu diễn các giá trị I theo 𝜐 1/2 của hai vật liệu LFP/C có được từ kết quả quét thế vòng tuần hoàn ở nhiều tốc độ quét được thể hiện trên Figure 5 . Cả hai đường biểu diễn đều có hệ số tương quan R 2 gần bằng 1, cho thấy đại lượng I tuyến tính theo 𝜐 1/2 . Hệ số khuếch tán của ion Li + của hai mẫu vật liệu LFP700/C và LFP800/C được tính từ phương trình Randles - Sevcik: I = 268600n 3/2 AD 1/2 C𝜐 1/2 (trong đó: I (A) là cường độ dòng cực đại, n là số electron trao đổi trong phản ứng oxy hóa-khử, A (cm 2 ) là diện tích điện cực, D Li (cm 2 .s -1 ) là hệ số khuếch tán của ion Li + , C (mol.cm -3 ) là mật độ ion Li + trong cấu trúc (được tính bằng công thức , với V là thể tích ô mạng (cm 3 );N A = 6,023 ×10 23 (nguyên tử.mol -1 ); Z = 4 là số nguyên tử liti trong một ô mạng cơ sở) và 𝜐 (V.s -1 ) là tốc độ quét thế).

Figure 5 cho thấy độ dốc đường biểu diễn của LFP800/C cao hơn LFP700/C, cho nên vận tốc vận chuyển ion Li + trong LFP800/C cao hơn LFP700/C tại cùng một vận tốc quét. Trong đó, hệ số khuếch tán của Li + trong vật liệu LFP700/C và LFP800/C lần lượt là 7,161.10 -12 và 2,489.10 -10 cm 2 .s -1 cho thấy độ dẫn ion đã gia tăng đáng kể so với LFP không phủ carbon là 10 -14 –10 -13 cm 2 .s -1 3 .

Figure 5 . Đường biểu diễn I theo 𝜐 1/2 của vật liệu LFP700/C và LFP800/C

Kết quả phóng sạc dòng cố định

Figure 6 a thể hiện dung lượng riêng của quá trình phóng và hiệu suất phóng sạc trong 50 chu kỳ của vật liệu LFP700/C. Ở chu kỳ đầu, dung lượng riêng đạt 122 mAh.g -1 và hiệu suất phóng sạc đạt 98%. Chu kỳ thứ 50, dung lượng riêng là 115 mAh.g -1 , hiệu suất phóng sạc đạt 97%. Tương tự, trong Figure 6 b, chu kỳ đầu tiên của vật liệu LFP800/C cho dung lượng riêng là 153 mAh.g -1 và hiệu suất phóng sạc đạt 96%. Đến chu kỳ 50, khả năng duy trì đạt 89% dung lượng riêng (136 mAh.g -1 ) so với chu kỳ ban đầu và hiệu suất phóng sạc là 97%.

Figure 6 . Đường cong hiệu suất phóng sạc của vật liệu (a) LFP700/C và (b) LFP800/C

Kết quả phóng sạc dòng cố định cho thấy khả năng hoạt động trong hệ điện giải 1,0 M LiPF 6 trong hệ dung môi EC: DMC: DEC (1:1:1) tại tốc độ C/10 của vật liệu LFP800/C tốt hơn LFP700/C. Từ kết quả này, chọn vật liệu LFP800/C làm vật liệu điện cực dương cho full-cell sử dụng graphite làm vật liệu điện cực âm. Hệ pin hoàn chỉnh được khảo sát với bốn tỉ lệ N/P lần lượt là 1,0; 1,1; 1,2 và 1,3. Khả năng phóng sạc của các hệ pin hoàn chỉnh được thực hiện bằng phương pháp phóng sạc dòng cố định tại tốc độ C/10 trong 50 chu kỳ ở vùng thế 2,5‒4,0 V (so với Li + /Li). Kết quả được thể hiện trong Figure 7 .

Figure 7 . Đường biểu diễn hiệu suất phóng sạc của full-cell sử dụng LFP800/C làm cathode và graphite làm anode với các tỉ lệ N/P: (a) 1,0; (b) 1,1; (c) 1,2; (d) 1,3

Table 2 Dung lượng phóng riêng và hiệu suất phóng sạc của full-cell LFP800/Graphite với các tỉ lệ N/P khác nhau

Table 2 thể hiện dung lượng riêng và hiệu suất phóng sạc qua các chu kỳ của full-cell LFP800/Graphite. Hệ pin hoàn chỉnh có tỉ lệ N/P = 1,2 cho thấy khả năng hoạt động tốt hơn so với các pin có N/P là 1,0; 1,1 và 1,3. Tại chu kỳ đầu tiên, dung lượng phóng riêng của pin có N/P = 1,2 là 112 mAh.g -1 . Đến chu kỳ 10, dung lượng riêng đạt 110 mAh.g -1 . Và sau 50 chu kỳ, dung lượng riêng của đạt 91 mAh.g -1­ , duy trì 81% so với dung lượng của chu kỳ đầu tiên. Kết quả này tương tự với kết quả tỷ lệ N/P của nhóm nghiên cứu Abe và cộng sự 17 khi khảo sát LFP/Graphite với ba tỉ lệ N/P là 0,87; 1,03 và 1,20 ở các vận tốc dòng khác nhau. Kết quả của nhóm Abe và cộng sự cho thấy ở vận tốc dòng C/10, sau 5000 chu kỳ, full-cell có tỷ N/P là 1,2 là tốt nhất (dung lượng riêng 46,7 mAh.g -1 so với giá trị 36,4 mAh.g -1 của N/P =0,87 và 43,8 mAh.g -1 của N/P=1,03).

KẾT LUẬN

Vật liệu LFP/C cấu trúc olivine, đơn pha, sử dụng glucose làm nguồn carbon tại nhiệt độ nung 700 o C và 800 o C đã được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt tại 200 o C. Vật liệu LFP800/C cho thấy khả năng phóng sạc tốt, với dung lượng riêng chu kỳ đầu đạt 153 mAh.g -1 và hiệu suất phóng sạc là 96%, và sau 50 chu kỳ, dung lượng riêng vẫn duy trì được 89% so với chu kỳ đầu. Việc phủ carbon lên bề mặt vật liệu LFP giúp tăng hệ số khuếch tán ion Li + được chứng minh qua việc D Li của vật liệu LFP800/C (2,489.10 -10 cm 2 .s -1 ) cao hơn 35 lần so với D Li của vật liệu LFP700/C (7,161.10 -12 cm 2 .s -1 ) và đều lớn hơn so với D Li LFP (10 -14 ‒10 -13 cm 2 .s -1 ). Pin hoàn chỉnh sử dụng LFP800/C làm điện cực dương và graphite làm điện cực âm hoạt động tốt với N/P = 1,2 cho dung lượng riêng quá trình phóng là 112 mAh.g -1 và sau 50 chu kỳ, dung lượng riêng vẫn duy trì ở mức 91 mAh.g -1 , hiệu suất phóng sạc đạt 99,5%.

PHỤ LỤC

Figure 8 , Figure 9 , Figure 10

Figure 8 . Đường cong phóng sạc biểu diễn dung lượng riêng 3 chu kì đầu của vật liệu LFP800/C

Figure 9 . Đường cong phóng sạc biểu diễn dung lượng riêng 3 chu kì đầu của vật liệu graphite

Figure 10 . Đường biểu diễn hiệu suất phóng sạc của vật liệu graphite trong 50 chu kì.

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

CV: Cyclic Voltammetry - Quét thế vòng tuần hoàn

DEC: Diethyl Carbonate

DMC: Dimethyl Carbonate

D Li : Hệ số khuếch tán của ion Li +

EC: Ethylene Carbonate

GCPL: Galvanostatic Control Potential Limitation - Phóng sạc dòng cố định

LFP/C: Lithium Iron Phosphate/Carbon - Vật liệu LiFePO 4 phủ carbon

NMP: N-methyl-2-pyrrolidone

N/P: Negative Electrode/Positive Electrode - Tỷ lệ dung lượng giữa cực âm và cực dương

PE: Polyethylene

PVdF: Polyvinylidene Fluoride

SEM: Scanning Electron Microscope - Hiển vi điện tử quét

XRD: X-ray diffraction - Nhiễu xạ tia X

XUNG ĐỘT LỢI ÍCH

Các tác giả đồng ý không có bất kỳ xung đột lợi ích nào liên quan đến các kết quả đã công bố.

ĐÓNG GÓP CỦA CÁC TÁC GIẢ

Nguyễn Minh Thư đóng góp vào tổng hợp vật liệu, phân tích cấu trúc, khảo sát tính chất điện hóa và viết bản thảo.

Phạm Thanh Liêm đóng góp dữ liệu khảo sát tính chất điện hóa, viết bản thảo.

Lê Hữu Phước đóng góp viết bản thảo.

Huỳnh Nguyễn Anh Khoa đóng góp dữ liệu phân tích cấu trúc.

Trần Văn Mẫn, Trần Thanh Nhân, Lê Mỹ Loan Phụng và Đái Huệ Ngân đóng góp khảo sát và góp ý bản thảo.

Lời cảm ơn

Nghiên cứu được tài trợ bởi Đại học Quốc gia TP. HCM qua đề tài C mã số C2021-18-29.

References

  1. Zaghib K et al. Design and properties of LiFePO4 nano-materials for high-power applications. In Nanotechnology for Lithium-ion. 2012; 179-220, Springer, Boston, MA. . ;:. Google Scholar
  2. Zhang Y et al. Advances in new cathode material LiFePO4 for lithium-ion batteries. Synthetic Metals. 2012; 162(13-14): 1315-1326. . ;:. Google Scholar
  3. Churikov AV. Determination of lithium diffusion coefficient in LiFePO4 electrode by galvanostatic and potentiostatic intermittent titration techniques. Electrochimica Acta. 2010; 55(8): 2939-2950. . ;:. Google Scholar
  4. Ni H et al Carbon-coated LiFePO4-porous carbon composites as cathode materials for lithium ion batteries. Nanoscale. 2013; 5(5): 2164-2168. . ;:. Google Scholar
  5. Lai C et al. Improved electrochemical performance of LiFePO4/C for lithium-ion batteries with two kinds of carbon sources. Solid State Ionics. 2008; 179(27-32):1736-173. . ;:. Google Scholar
  6. Huynh LTN et al Electrode composite LiFePO4@carbon: Structure and electrochemical performances. Journal of Nanomaterials. 2019; (2019). . ;:. Google Scholar
  7. Li Y et al Enhanced cathode performance of LiFePO4/C composite by novel reaction of ethylene glycol with different carboxylic acids. Materials Chemistry and Physics. 2019; 224: 293-300. . ;:. Google Scholar
  8. Son CG et al. Manipulation of adipic acid application on the electrochemical properties of LiFePO4 at high rate performance. Journal of Alloys and Compounds. 2011; 509(4): 1279-1284. . ;:. Google Scholar
  9. Pan M et al Carbon rich surface of LiFePO4 grain enhancing its rate capability. Materials Letters. 2011; 65(7):1131-1133. . ;:. Google Scholar
  10. Bai YM et al Improvement of electrochemical performances of LiFePO4 cathode materials by coating of polythiophene. Journal of Alloys and Compounds. 2010; 508(1):1-4. . ;:. Google Scholar
  11. Sun LQ et al. The optimum nanomicro structure of LiFePO4/ortho-rich polyacene composites. The Journal of Physical Chemistry C. 2010; 114(7):3297-3303. . ;:. Google Scholar
  12. Kostecki R et al Surface studies of carbon films from pyrolyzed photoresist. Thin Solid Films. 2001; 396(1-2):36-43. . ;:. Google Scholar
  13. Doeff MM et al Optimization of carbon coatings on LiFePO4. Journal of Power Sources. 2006; 163(1):180-184. . ;:. Google Scholar
  14. Li J et al In-situ growth of graphene decorations for high-performance LiFePO4 cathode through solid-state reaction. Journal of Power Sources. 2014; 249:311-319. . ;:. Google Scholar
  15. Deng D. Li‐ion batteries: basics, progress, and challenges. Energy Science and Engineering. 2015; 3(5): 385-418. . ;:. Google Scholar
  16. Zhang WJ. Structure and performance of LiFePO4 cathode materials: A review. Journal of Power Sources. 2011; 196(6): 2962-2970. . ;:. Google Scholar
  17. Abe Y et al. Effect of negative/positive capacity ratio on the rate and cycling performances of LiFePO4/graphite lithium-ion batteries. Journal of Energy Storage. 2018; 19: 96-102. . ;:. Google Scholar


Author's Affiliation
Article Details

Issue: Vol 6 No 3 (2022)
Page No.: 2241-2250
Published: Sep 30, 2022
Section: Original Research
DOI: https://doi.org/10.32508/stdjns.v6i3.1172

 Copyright Info

Creative Commons License

Copyright: The Authors. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License CC-BY 4.0., which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.

 How to Cite
Nguyễn, T., Lê, P., Phạm, L., Nguyễn Huỳnh, K., Trần, N., Trần, M., Lê, P., & Đái, N. (2022). Synthesis of LiFePO4/C as the positive material for LiFePO4/GRAPHITE Lithium‒Ion batteries. VNUHCM Journal of Natural Sciences, 6(3), 2241-2250. https://doi.org/https://doi.org/10.32508/stdjns.v6i3.1172

 Cited by



Article level Metrics by Paperbuzz/Impactstory
Article level Metrics by Altmetrics

 Article Statistics
HTML = 52 times
PDF   = 14 times
XML   = 0 times
Total   = 14 times