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奈米LiFeO_2基正极材料之合成及特性研究

吳溪煌;劉炘彥;林經堯

  以离子交换法,将由FeCl_3与FeCl_2水溶液水解所得之β-FeOOH与α-FeOOH于乙醇溶液中进行离子交换合成奈米LiFeO_2粉末。探讨离子交换所使用之锂盐种类、反应条件对生成之LiFeO_2粉末组成、结晶构造及做为锂二次电池正极材料之电化学特性之影响。以感应耦合电浆原子发射光谱仪、X光绕射仪与扫瞄式电子显微镜鉴定合成粉末之组成、结晶结构与表面形貌。以循环伏安与循环充放电检测材料之电化学特性。以临场X光吸收近边缘结构和临场X光绕射检验充放电过程中铁之价数变化与电极材料结晶结构之改变。结果发现与碳酸锂、硝酸锂或醋酸锂乙醇溶液中进行离子交换所得粉末,仍为原来之结晶相,Li/Fe莫耳比小于0.05。而与Li/Fe莫耳比为2之氢氧化锂乙醇溶液进行于85℃下进行离子交换则分别生成合成岩盐矿相(α-LiFeO_2)、针铁矿相(goethite-type LiFeO_2)之锂铁氧粉末。由电化学特性分析结果显示,合成之奈米α-LiFeO_2基粉末具有Fe~(2+)/Fe~(3+)氧化还原对之电化学活性,其可逆比电容量达50-80mAh/g。而由α-FeOOH与LiOH离子置换而得之奈米goethite-type LiFeO_2基粉末,亦具有Fe~(2+)/Fe~(3+)氧化还原对之电化学活性,其可逆比电容量约为45mAh/g。……