上海理工大学机械工程学院Xuyan Liu等–用于高性能锂离子电池的LiFePO4碳石墨烯的合成

以含碳量为15%的LFP/碳(LFP/C-15)为前驱体，改变石墨烯含量，采用溶剂热法合成了LiFePO₄/碳/石墨烯(LFP/C/G)复合材料。用同样的方法合成了石墨烯含量为5%的LFP (LFP/G-5)。研究了共改性工艺和石墨烯含量对LFP/C/G性能的影响。结果表明，LFP/C/G复合材料的电化学性能明显优于LFP/C-15和LFP/G-5。这归功于石墨烯优越的导电性和石墨烯与碳涂层共改性形成的优良导电网络。特别是当LFP/C/G的石墨烯含量为15%时，所制备的材料在0.1C时首次放电比容量为186.2 mAh/ g，超过了LFP 170 mAh/ g的理论比容量，且在0.1C时100次循环后容量保持率高达95.2%。这一发现为石墨烯和碳涂层共改性提高LFP性能提供了一种有前景的技术。

图1. FePO₄的结构和形态表征。

图2. 不同石墨烯含量的LFP、LFP/G-5、LFP/C-15和LFP/C/G复合材料的XRD谱图。

图3. (a)LFP,(b) LFP /G-5(c) LFP / C-15, (d) LFP /C /G-5(e) LFP / C /G-10 (f) LFP / C /G-15 (g) LFP /C /G- 20的SEM图像。

图4. 不同石墨烯含量的LFP、LFP/G-5、LFP/C-15和LFP/C/G复合材料的CV曲线。

图5. 所得样品的电化学性能。(a) 0.1C时不同石墨烯含量的LFP、LFP/G-5、LFP/C-15和LFP/C/G的首次充放电曲线，(b) 0.1C时不同石墨烯含量的LFP、LFP/G-5、LFP/C-15和LFP/C/G的循环性能，(c)不同石墨烯含量的LFP、LFP/G-5、LFP/C-15和LFP/C/G在不同速率下的比容量，(d)不同石墨烯含量的LFP、LFP/G-5、LFP/C-15和LFP/C/G的Nyquist曲线。

相关研究成果由上海理工大学机械工程学院Xuyan Liu等人于2023年发表在Journal of Electroanalytical Chemistry (https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2023.117205)上。原文：Synthesis of LiFePO₄/carbon/graphene for high-performance Li-ion battery。