A Uniform Conductive Carbon Coating of Nitrogen‐Doped Carbon Improves the Electrochemical Performance of LiMn0.7Fe0.3PO4 Cathode Material for Lithium‐ion Batteries

材料科学 碳纤维 电化学 锂(药物) 阴极 涂层 氮气 导电体 兴奋剂 化学工程 无机化学 纳米技术 复合材料 电极 化学 光电子学 复合数 内分泌学 物理化学 有机化学 工程类 医学
作者
Hesen Xiong,Zongliang Zhang,Jiaxin Dai,Pei Zhao,Kai He,Jie Gao,Qiang Wu,Baofeng Wang
出处
期刊:ChemElectroChem [Wiley]
卷期号:11 (21) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/celc.202400440
摘要

Abstract The practical application of LiMn 1−x Fe x PO 4 as a cathode material is hindered considerably by its poor electronic conductivity and slow lithium‐ion diffusion. In the present study, a uniform nitrogen‐doped carbon coating on LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 (LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 @NC) was achieved using ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA) as a chelating agent and carbon source. The nitrogen‐doped carbon layer enhanced the electronic conductivity and ionic diffusion of the LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 cathode. Furthermore, the uniform carbon layer prevented metal ion dissolution and stabilized the crystal structure. The resulting LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 @NC‐2 sample demonstrated superior performance with a specific capacity of 152.5 mAh g −1 at 0.1 C and preserved 93.7 % of this capacity over 200 cycles at 1 C. Meanwhile, the LiMn 0.7 Fe 0.3 PO 4 @NC‐2 sample demonstrated a high Li + diffusion coefficient (3.98×10 −11 cm 2 s −1 ) and electrical conductivity (1.47×10 −2 S cm −1 ). This study presents a novel approach to designing high‐performance cathode materials using a cost‐effective and straightforward process.
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