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Electrospinning-assisted construction of 3D LiFePO4@rGO/carbon nanofibers as flexible cathode to boost the rate capabilities of lithium-ion batteries

材料科学 石墨烯 静电纺丝 阴极 纳米纤维 碳纳米纤维 锂(药物) 氧化物 电极 化学工程 纳米颗粒 复合数 碳纤维 电化学 复合材料 纳米技术 碳纳米管 聚合物 化学 冶金 工程类 内分泌学 物理化学 医学
作者
Jifei Liu,Xinyi Hu,Feitian Ran,Kai Wang,Jianfeng Dai,Xiaojun Zhu
出处
期刊:Ceramics International [Elsevier BV]
卷期号:49 (1): 1401-1408 被引量:27
标识
DOI:10.1016/j.ceramint.2022.09.121
摘要

Rational design and construction of cathode materials with high ion transport coefficient and high electrical conductivity is of great importance for improving the reaction kinetics of Li-ion batteries (LIBs). Herein, we develop the three-dimensional (3D) LiFePO4@reduced graphene oxide/carbon nanofibers (LiFePO4@rGO/CNFs) to serve as flexible cathodes for LIBs. Through the electrospinning technique combined with the subsequent pyrolysis, the composite nanofiber precursors have been successfully converted into flexible electrodes. As demonstrated, the as-prepared electrodes present uniform nanofibers, in which the rGO sheets are evenly attached to CNFs, and LiFePO4 nanoparticles are homogeneously distributed in CNFs. Benefited by the structural advantages and the improving conductivity, the optimum LiFePO4@rGO/CNFs cathode exhibits a high initial capacity of 167 mAh g−1 at 0.5 C, and maintains a reversible capacity of 150 mAh g−1 after 200 cycles at 1 C. Galvanostatic intermittent titration technique (GITT) shows that LiFePO4@rGO/CNFs has a high ion diffusion rate (8.82 × 10−12 cm2 s−1), further suggesting that such 3D structures are appropriate as cathode materials for LIBs. These findings demonstrate that the 3D continuously conductive network of LiFePO4 composites is a promising cathode material for LIBs.
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