原位構建（010）取向LiFePO4納米晶/碳納米纖維混合網絡：鋰離子電池自支撐陰極的簡易合成

DOI：10.1016/j.electacta.2019.135538

通過一步靜電紡絲法原位構建了具有（010）取向的LiFePO4納米晶體的自支撐LiFePO4/碳納米纖維雜化（LFP/CF）電極。研究發現聚乙烯吡咯烷酮（PVP）對（010）面取向的LiFePO4晶體的生長有一定的調節作用。作為模型材料，最優（010）-表現的LiFePO4/碳納米纖維陰極在500次循環后，0.5 C時的放電容量為152 mA h g-1，容量保持率為98.2％，并且在5 C時具有108.6 mA h g-1的優異速率性能。出色的性能可歸因于精心設計的3D導電網絡、快速的鋰離子擴散路徑和用于電解質滲透的多孔結構。該途徑為制備自支撐（010）表觀的LiFePO4/碳納米纖維陰極材料提供了一種低成本、一步制備的高效策略，也可擴展到其他橄欖石材料。

圖1.自支撐（010）取向的LiFePO4 /碳纖維的示意圖。

圖2.在整個電紡過程中，以不同PVP含量（a）在高濕度或低濕度下獲得的LFP/CF樣品的XRD圖譜。

圖3.LFP/CF樣品的SEM（a-c）和TEM（b-g）圖像：（a，d和g）LFP/CF-700-P10-H，（b，e）LFP/CF-700-P10-L和（c，f）LFP/CF-650-P10-L。LFP/CF-700-P10-H的HR-TEM（h）和SAED（i）圖像。

圖4. LFP/CF電極的循環性能（a），速率性能（b），CV曲線（c）和EIS曲線（d）。

圖5.Li:Fe摩爾比為1:1（b）、1:1.02（c）和1:1.04（d）時獲得的LFP/CF的XRD圖譜（a）和SEM圖像。L1.02FP/CF-700-P10-H的TEM（e-f）、HR-TEM（g）和SAED（h）。

圖6.L1.02FP/CF-700-P10-H的高分辨率XPS光譜：（a）Fe 2p，（b）N 1s和（c）C 1s。（d）具有不同過量鋰的LFP/CF電極的拉曼光譜。

圖7.在0.1 C下具有不同過量鋰的LFP/CF電極的循環（a）和初始充電/放電曲線（b）。（c）LFP/CF電極的倍率性能。L1.02FP/CF-700-P10-H電極在不同電流速率下的充電/放電曲線（d）和在0.5 C下的循環性能（e）。

圖8.具有不同鋰過量的LFP/CF電極的EIS曲線（a）和Warburg阻抗的線性擬合（b）。（c）LFP/CF電極在0.1 mV s-1的掃描速率下的CV曲線。（d）L1.02FP/CF-700-P10-H電極在不同掃描速率下的CV曲線（插圖是Ipc與v1/2之間的對應線性關系）。