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一种 3.90V 的铁基氟硫酸盐锂离子电池材料,其晶体结构为三方晶系。

A 3.90 V iron-based fluorosulphate material for lithium-ion batteries crystallizing in the triplite structure.

机构信息

Laboratoire de Réactivité et Chimie des Solides, CNRS UMR 6007, Université de Picardie Jules Verne, 80039 Amiens, France.

出版信息

Nat Mater. 2011 Oct;10(10):772-9. doi: 10.1038/nmat3093.

Abstract

Li-ion batteries have empowered consumer electronics and are now seen as the best choice to propel forward the development of eco-friendly (hybrid) electric vehicles. To enhance the energy density, an intensive search has been made for new polyanionic compounds that have a higher potential for the Fe²⁺/Fe³⁺ redox couple. Herein we push this potential to 3.90 V in a new polyanionic material that crystallizes in the triplite structure by substituting as little as 5 atomic per cent of Mn for Fe in Li(Fe(1-δ)Mn(δ))SO₄F. Not only is this the highest voltage reported so far for the Fe²⁺/Fe³⁺ redox couple, exceeding that of LiFePO₄ by 450 mV, but this new triplite phase is capable of reversibly releasing and reinserting 0.7-0.8 Li ions with a volume change of 0.6% (compared with 7 and 10% for LiFePO₄ and LiFeSO₄F respectively), to give a capacity of ~125 mA h g⁻¹.

摘要

锂离子电池为消费电子产品提供了动力,现在被视为推动环保(混合动力)电动汽车发展的最佳选择。为了提高能量密度,人们一直在积极寻找具有更高 Fe²⁺/Fe³⁺氧化还原对潜力的新型聚阴离子化合物。在此,我们通过用 5%原子的 Mn 取代 Li(Fe(1-δ)Mn(δ))SO₄F 中的 Fe,在一种新的三聚体结构的聚阴离子材料中实现了这一潜力,该材料的晶体结构为三聚体结构。这不仅是迄今为止报道的 Fe²⁺/Fe³⁺氧化还原对的最高电压,比 LiFePO₄高出 450 mV,而且这种新的三聚体相能够可逆地释放和再插入 0.7-0.8 Li 离子,体积变化为 0.6%(相比之下,LiFePO₄和 LiFeSO₄F 的体积变化分别为 7%和 10%),从而提供约 125 mA h g⁻¹的容量。

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