Advanced Fluoride-Based Materials for Energy Conversion provides thorough and applied information on new fluorinated materials for chemical energy devices, exploring the electrochemical properties and behavior of fluorinated materials in lithium ion and sodium ion batteries, fluoropolymers in fuel cells, and fluorinated carbon in capacitors, while also exploring synthesis applications, and both safety and stability issues. As electronic devices, from cell phones to hybrid and electric vehicles, are increasingly common and prevalent in modern lives and require dependable, stable chemical energy devices with high-level functions are becoming increasingly important. As research and development in this area progresses rapidly, fluorine compounds play a critical role in this rapid progression. Fluorine, with its small size and the highest electronegativity, yields stable compounds under various conditions for utilization as electrodes, electrolytes, and membranes in energy devices. The book is an ideal reference for the chemist, researcher, technician, or academic, presenting valuable, current insights into the synthesis of fluorine compounds and fluorination reactions using fluorinating agents. - Provides thorough and applied information on new fluorinated materials for chemical energy devices- Describes the emerging role of stable energy devices with high-level functions and the research surrounding the technology- Ideal for the chemist, research, technician, or academic seeking current insights into the synthesis of fluorine compounds and fluorination reactions using fluorinating agents
Electrochemical Behavior of Surface-Fluorinated Cathode Materials for Lithium Ion Battery
Abstract
Electrochemical properties and thermal stability of carbon-coated LiFePO4 cathode are improved by surface fluorination using NF3 gas at 298 K. The LiFePO4 fluorinated at 6.67 kPa-NF3 showed that the discharge capacity was about 10% higher than that of untreated LiFePO4. Electrochemical impedance spectra indicates the lowest resistance (Rct = 35.55 Ω) and largest exchange current density (i0 = 0.72 mA). However, in the case of LiFePO4 fluorinated at 50.66 kPa-NF3, the electrochemical properties are negatively affected by the formation of resistive fluoride films. Regarding the thermal stability, the decomposition temperature (495 K) of LiFePO4 fluorinated at 6.67 kPa-NF3 was 14 K higher than that of untreated LiFePO4. Surface fluorination using F2 gas improves the electrochemical properties and thermal stability of LiFePO4 as a promising cathode of high power lithium-ion cells for HEVs.
The LiNi0.5Mn1.5O4 is used as a 5 V class cathode for lithium secondary battery. Because of its high redox potential near 5 V versus Li/Li+, it is attracting much attention as high energy density cathode material. The effect of surface fluorination on the electrochemical properties and Mn dissolution from LiNi0.5Mn1.5O4 cathode has been investigated. Fluorinated LiNi0.5Mn1.5O4 particles were prepared at 298 and 373 K by 6.67 kPa-F2 for 1 h. X-ray diffraction and scanning electron microscopy indicated that the surface fluorination with F2 gas did not affect the crystal structure and particle morphology of LiNi0.5Mn1.5O4. However, X-ray photoelectron spectroscopy data proved the existence of fluorinated surface layers at the surface of LiNi0.5Mn1.5O4. The discharge capacity and cycle stability of LiNi0.5Mn1.5O4 fluorinated at 298 K was higher than that of untreated sample. The Mn dissolution of LiNi0.5Mn1.5O4 is also restrained by the surface fluorination. Thus the surface fluorination improves the electrochemical properties of LiFePO4 and LiNi0.5Mn1.5O4 as the promising cathode active materials for lithium-ion cells.
Keywords
Discharge capacity; Fluorination; Impedance; LiFePO4; LiNi0.5Mn1.5O4; Mn dissolution; Thermal stability
Chapter Outline
2.1 Surface Fluorination of LiFePO4 33
2.1.3 Characterization of Fluorinated LiFePO4 35
2.1.4 Electrochemical Properties of Fluorinated LiFePO4 40
2.2 Surface Fluorination of LiNi0.5Mn1.5O4 43
2.2.3 Characterization of Surface-Fluorinated LiNi0.5Mn1.5O4 44
2.2.4 Electrochemical Properties of Surface-Fluorinated LiNi0.5Mn1.5O4 46
2.3 Summary 49
References 49
2.1. Surface Fluorination of LiFePO4
2.1.1. Introduction
2.1.2. Experimental Details
Erscheint lt. Verlag | 30.4.2015 |
---|---|
Sprache | englisch |
Themenwelt | Naturwissenschaften ► Chemie ► Anorganische Chemie |
Technik ► Elektrotechnik / Energietechnik | |
ISBN-10 | 0-12-800712-5 / 0128007125 |
ISBN-13 | 978-0-12-800712-9 / 9780128007129 |
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