Effect of vanadium doping on electrochemical properties of carbon coated nano lithium iron phosphate for high rate applications


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Lithium iron phosphate (LiFePO4) is a promising electrode material for the lithium ion battery technology as it has the potential to meet the requirements of the high energy density and power density applications. However, its limitations such as low conductivity and a low diffusion coefficient lead to high impedance due to which its application is restricted. The cationic substitution of vanadium in the native LiFePO4/C is one of the methods to enhance the conductivity. Here the work is focused on obtaining a cathode material with improved electrical performance by doping it with different compositions of vanadium in the lithium site of LiFePO4/C. Nano powders of LiFePO4/C and Li1–xVxFePO4/C (x = 0.05, 0.1, 0.15–0.2) were synthesized from precursors via the solid state vacuum synthesis. The solid solution formation up to Li1–xVxFePO4/C (x = 0.2) without impurity phases is confirmed by the XRD and FTIR results. The particles distribution of synthesized powders was followed by the SEM. Also, dc conductivities are measured on sintered pellets and activation energies are calculated using the Arrhenius equation. The dependence of conductivity and activation energy of LiFePO4/C on variation of vanadium doping is also investigated in this study. The CR2032 cells were fabricated and subjected to cyclic voltammetry studies, charge-discharges at different C-rates and cycle life. The electrochemical impedance spectroscopy was used to obtain the ac impedance and diffusion coefficients, and the effect of doping on these parameters is discussed. It was observed that the room temperature dc conductivity was improved by vanadium doping when compared to LiFePO4/C (2.141 × 10–2 S cm–1) and it was maximum for Li0.85V0.15FePO4/C (22.201 × 10–2 S cm–1). It was also observed that the diffusion coefficient of Li+ in Li0.85V0.15FePO4/C (12.89 × 10–9 cm2 s–1) improved by two orders of magnitude as compared to that of pure LiFePO4 (10–12 cm2 s–1) and carbon coated nano LiFePO4/C (0.626 × 10–11 cm2 s–1). Cells with Li0.85V0.15FePO4/C are able to deliver useful capacity of around 101 mAh g–1 at 10C rate. More than 1000 cycles were achieved with Li0.85V0.15FePO4/C at 20C rate.

Об авторах

T. Satyavani

Naval Science and Technological Laboratory

Автор, ответственный за переписку.
Email: tvslsatyavani@gmail.com
Индия, Vigyan Nagar, Visakhapatnam, 530027

A. Srinivas Kumar

Naval Science and Technological Laboratory

Email: tvslsatyavani@gmail.com
Индия, Vigyan Nagar, Visakhapatnam, 530027

P. Subba Rao

Department of Physics

Email: tvslsatyavani@gmail.com
Индия, Visakhapatnam, 530003

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Allerton Press, Inc., 2017

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».