碳包覆氟化亚铁纳米复合材料的制备及电化学性能

doi:10.7503/cjcu20190169

高等学校化学学报 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (7): 1418.doi: 10.7503/cjcu20190169

碳包覆氟化亚铁纳米复合材料的制备及电化学性能

姚枫楠, 李瑀, 封伟()

天津大学材料科学与工程学院, 天津 300072

收稿日期:2019-03-20 出版日期:2019-06-28 发布日期:2019-07-09
作者简介:
封伟, 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事储能材料研究. E-mail: weifeng@tju.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 51773147)和国家杰出青年科学基金(批准号: 51425306)资助.

Synthesis and Electrochemical Performance of Carbon-coated FeF₂ Nanocomposite^†

YAO Fengnan, LI Yu, FENG Wei^*()

School of Materials Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China

Received:2019-03-20 Online:2019-06-28 Published:2019-07-09
Contact: FENG Wei E-mail:weifeng@tju.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.51773147) and the National Natural Science Funds for Distinguished Young Scholars, China(No.51425306).

摘要/Abstract

摘要：

通过高温热分解法制备了碳包覆氟化亚铁纳米复合材料(FeF₂/C), 并对其结构、形貌及电化学性能进行了研究. 结果表明, 该方法对FeF₂实现了碳包覆, 且形成部分碳化铁(Fe₃C). 电化学性能测试结果表明, 该材料在0.1C倍率下循环100周后的放电比容量达到246.7 mA·h/g, 相比于第2周的容量保持率高达93.6%, 具有良好的循环稳定性.

关键词: 氟化亚铁, 碳包覆, 正极材料, 锂离子电池

Abstract:

A hybrid nanostructure of FeF₂ coated by carbon was synthesized through thermal decomposition at high temperature, and its structure and morphology were characterized. The results show that FeF₂ is successfully coated by carbon, and Fe₃C is partially formed. The electrochemical measurements show the obtained material displays a reversible discharge capacity of 246.7 mA·h/g after 100 cycles at 0.1C, and the capacity retention is up to 93.6% compared with the discharge capacity at the second cycle, exhibiting excellent cycling stability.

Key words: FeF₂, Carbon coating, Cathode material, Lithium-ion battery

中图分类号:

O646

TrendMD:

姚枫楠, 李瑀, 封伟. 碳包覆氟化亚铁纳米复合材料的制备及电化学性能. 高等学校化学学报, 2019, 40(7): 1418.

YAO Fengnan,LI Yu,FENG Wei. Synthesis and Electrochemical Performance of Carbon-coated FeF₂ Nanocomposite^†. Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40(7): 1418.

图/表 7

Scheme 1 Schematic illustration for the formation of FeF2/C nanocomposite

Fig.1 XRD patterns of FeF3(a) and FeF2/C nanocomposite(b)

Fig.2 SEM images and EDS spectra(insets) of FeF3 before(A) and after(B) coating with carbon, TEM image(C), HRTEM image(D) of FeF2/C nanocomposite and HRTEM images of FeF2(E) and Fe3C(F)

Fig.3 TEM image(A) and elemental mappings of C(B), F(C) and Fe(D) of FeF2/C nanocomposite

Fig.4 N2 adsorption-desorption isotherms of FeF3(a) and FeF2/C nanocomposite(b)

Fig.5 Cyclic voltammograms(A), galvanostatic discharge/charge profiles in the first three cycles at 0.1C(B), cycling stability at 0.1C(C), energy density(D), rate capability(E) and electrochemical impedance spectra before and after cycling(F) of FeF2/C nanocompositeInset of (F) is equivalent circuit by EIS.

Fig.6 TEM(A) and HRTEM(B) images of FeF2/C nanocomposite after 50 cycles at 0.1C

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