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非水性锂-高铁酸盐电池的制备及其电化学性能

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-01-20  来源:中国蓄电池网  作者:[db:作者]  浏览次数:382
核心提示:  电源技术研究与设计非水性锂-高铁酸盐电池的制备及其电化学性能周震涛,廖宗友(华南理工大学材料学院,广东广州510640)(K2Fe4)和高铁酸钡(BaFe4),采用铬酸盐氧化法和X射线衍射对合成产

  电源技术研究与设计非水性锂-高铁酸盐电池的制备及其电化学性能周震涛,廖宗友(华南理工大学材料学院,广东广州510640)(K2Fe4)和高铁酸钡(BaFe4),采用铬酸盐氧化法和X射线衍射对合成产物进行了纯度分析和结构表征,还将高铁酸盐作为非水性锂原电池的正极活性物质与金属锂配对制得非水性锂-高铁酸盐原电池,并对其电化学性能进行了初步的考察。研究结果表明,合成产物中K2Fe4的纯度可达95%以上,X射线衍射分析证实所制得的产物主要成分是K2Fe4;高铁酸盐可以作为非水性电池的正极活性物质,用来制备锂-高铁酸盐原电池;L-K2Fe4电池放电曲线平坦,放电容量高,开路电压可以达到3.4V,平均工作电压为25V,质量比容量可以达到330mAh/g;在相同的放电条件下,L-BaFe4电池要比Li-K2Fe4电池具有更好的放电性能、更低的极化损失和更高的工作电压。

  铁在常态下是一种以2价或3价态形式存在的金属材料,而高铁酸盐则是铁的6价态化合物,以高铁酸根(FeOT2)的形式存在。高铁酸根的晶相具有正四面体结构,Fe原子位于四面体的中心,4个O原子位于4个顶角上111.高铁酸盐具有极强的氧化特性,其氧化能力比KMn4.3或Cl2等强氧化剂的还要强。由于高铁酸盐这种超强的氧化特性,使得它在许多领域都具有很好的应用价值,特别是在有机物的氧化制备。污水处理。消毒杀菌等方面表现出了独特的优势11241.基金项目:广东省自然科学基金重点项目(963038)研究方向为材料物理与化学。

  1999年S.Licht等人首次提出,由于高铁酸盐在强碱性介质中具有良好的化学稳定性和电化学稳定性。高的电化学容量(每个Fe原子可3电子放电)良好的充放电循环可逆性。资源丰富以及对环境友好等优点,其作为正极活性物质的新型化学电源与相应的传统化学电源相比具有诸多优势15.高铁酸钾(K2Fe4)和高铁酸钡(BaFe4)的理论比容量分别为406mAh/g和313mAh/g高于MO2(308mAl/g)和NiOOH(289mAh/g)活性物质的理论比容量,能够有望用来替代锌锰电池中的Mn2正极,镍镉电池和镍氢电池中的镍正极,制得相应的高铁原电池或蓄电池。这些新型电池具有比Mn2.NiOOH为正极的电池更高的放电比容量和比能量151.高铁酸盐在一些非水性有机介质如乙腈。碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)。乙二醇二甲醚(DME)和四氢呋喃(THF)等中也非常稳定,而且几乎是不溶解的161.所以高铁酸周震涛等:非水性锂-高铁酸盐电池的制备Chnee电源技米及其电化学性能盐还可以考虑作为非水性锂原电池或蓄电池的正极活性物质,为指示剂,通过硫酸亚铁胺标准溶液的浓度和用量按式(3)来和锂负极配对制得非水性锂-高铁酸盐原电池或蓄电池。目计算高铁酸钾的纯度:前,国内外关于这方面成就的报道还甚少。本文对非水性锂-高铁酸盐原电池的制备及其电化学性能进行了初步的研究。

  再利用所制得的高铁酸钾来制备高铁酸钡。采用铬酸盐氧化法来测定产物的纯度浓度就越低,其发生分解反应的速率就越低。因此,采用低溶解度或不溶性的高铁酸盐作为电池的正极活性物质具有两个方面的好处,其一是可以防止高铁酸盐发生氧化分解反应,其二是可以防止高铁酸盐向阳极扩散而导致电池自放电。

  非水性1-尺(:04和L-BaFeO4―次电池恒流放电曲线为了进一步说明不溶或难溶于电解液的活性物质与其电池电性能的关系,表1列出了一些K2FeO4和BaFeO4在其中难溶的有机溶剂和电解质。

  表1―些对BaFe4和K2Fe4不溶的溶液和溶剂等有机溶剂都是难溶而且是不具有反应活性的,即使是在这些有机溶剂中添加了锂盐电解质后也是几乎不溶和不具反应活性的61.这同时也进一步说明了前述非水性Li-K2Fe4电池负载后极化较大,放电电流较小的根本原因。就目前的研究情况来看,由于高铁酸钡具有更好的化学稳定性和电化学稳定性,所以其作为非水性电池正极活性物质使电池具有更好的电化学性能。

  3结论经过多次重结晶和洗条,合成产物中K2FeO4的纯度可达95%以上,XRD的分析证实所制得产物的主要成分是IGFeO其余少量的杂质为KCl等反应体系的残留物。

  高铁酸盐可以作为非水性电池的正极活性物质,可以和锂负极配合,用来制备锂-高铁酸盐一次电池。以LiPF6/PC+DME溶液为电解液的非水性Li-K2Fe4―次电池的放电曲线平坦,开路电压可以达到3.4V平均工作电压为2. 5V左右,质量比容量可以达到330mAh/g.在相同的放电条件下,非水性L-BaFe4电池要比非水性L-K2Fe4电池具有更好的放电性能、更低的极化损失和更高的工作电压,所以,高铁酸钡作为非水性电池的正极活性物质使电池具有更好的电化学性能。

 
 
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