Nanoparticulate FeF2@C as a Li Battery Conversion Cathode

阴极 材料科学 电化学 阳极 化学工程 电解质 无定形固体 电池(电) 电导率 电极 化学 结晶学 功率(物理) 物理 工程类 物理化学 量子力学
作者
Bryan R. Wygant,Noah B. Schorr,Igor V. Kolesnichenko,Timothy N. Lambert
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:5 (11): 13346-13355 被引量:8
标识
DOI:10.1021/acsaem.2c01988
摘要

The high theoretical capacity (571 mAh/g) and energy density (1519 Wh/kg) of iron difluoride (FeF2) make it a promising conversion cathode material for use in Li-based batteries, provided inherent limitations related to material conductivity and reactivity are surmountable. In this work, we report a simple synthesis to produce crystalline FeF2 particles approximately 35 nm in diameter surrounded by a thin carbon shell (FeF2@C) and demonstrate its excellent performance as a cathode in Li metal batteries. Characterization of the FeF2@C shows that the C-shell is 2–3 nm thick and composed of amorphous conjugated carbon with a nitrogen content of 3.8%, largely in the form of pyridinic moieties. When paired with a Li metal anode, the FeF2@C composite cathodes exhibit excellent specific capacity and retention, 634 mAh/gFeF2@C after 50 cycles at C/20, compared to 234 mAh/gFeF2 when a cathode containing commercial FeF2 was used. The material also shows excellent rate performance and, at a 1C charge/discharge rate, demonstrates a capacity greater than that of common intercalation cathodes like LiFePO4. We attribute the performance of the FeF2@C to improved lithiation/delithiation behavior due to the nanoscale FeF2 particles, increased protection from chemical and electrochemical damage, improved conductivity and capacity granted by the C-shell, and additional capacity from the in situ formation of FeF3 during cycling. After electrochemical cycling, ex situ analysis of the FeF2@C material shows that while a roughly 2–8 nm cathode electrolyte interphase (CEI) forms on the surface of the particles, the underlying material retains its initial nanostructure and FeF2-characteristics.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
ixueyi发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
刚刚
量子星尘发布了新的文献求助10
1秒前
搜集达人应助silong采纳,获得10
1秒前
XLL小绿绿发布了新的文献求助10
4秒前
天天快乐应助仙女爷爷采纳,获得10
4秒前
草莓派完成签到,获得积分10
4秒前
Karma发布了新的文献求助10
4秒前
猪猪hero应助DARLING002采纳,获得10
4秒前
蔡一完成签到,获得积分10
4秒前
聪明帅哥发布了新的文献求助10
5秒前
妮儿发布了新的文献求助10
5秒前
wills完成签到,获得积分10
5秒前
BowieHuang应助wxy采纳,获得10
5秒前
qijie完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
6秒前
英俊的铭应助kiiso采纳,获得10
6秒前
Lucas应助ddw采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
yao chen发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
9秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
田様应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
10秒前
妮儿完成签到,获得积分10
10秒前
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
XLL小绿绿完成签到,获得积分10
10秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
10秒前
10秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
英姑应助科研通管家采纳,获得20
11秒前
英姑应助ngldy采纳,获得10
11秒前
小米发布了新的文献求助10
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
Cummings Otolaryngology Head and Neck Surgery 8th Edition 800
Real World Research, 5th Edition 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5760635
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5525448
关于积分的说明 15397980
捐赠科研通 4897422
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2634176
邀请新用户注册赠送积分活动 1582268
关于科研通互助平台的介绍 1537637