LaFeO3材料的電化學行為及金屬改性研究

《LaFeO3材料的電化學行為及金屬改性研究》是依託四川大學，由陳雲貴擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：LaFeO3材料的電化學行為及金屬改性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳雲貴
• 依託單位：四川大學

項目摘要

鎳氫電池負極材料現幾乎都是合金，其中套用最廣的AB5型貯氫合金容量約310mAh/g。本申請人前期研究發現LaFeO3具有可逆電化學容量，首次放電容量25℃約330mAh/g、40℃及以上超過500mAh/g，有可能成為鎳氫電池潛在的新型高容量負極材料。LaFeO3目前存在的主要問題是：可逆容量的電極過程機理不清楚，由此引起的溫度影響容量的機理、初期循環容量衰減較快、高倍率充放電性能差的問題也有待研究。本項目將首先研究LaFeO3產生這些問題的原因及機理，其次採用鹼土金屬Sr、Ba及稀土金屬和過渡金屬Mn、Ni、Co等分別部分替代LaFeO3中La和Fe，通過改變體相結構達到改變其電化學行為的目的，最後採用金屬及合金（含LaNi5系貯氫合金）對LaFeO3進行表面催化或納米複合，以提高材料的表面電化學反應速度及常溫放電容量等，為開發性能優良的LaFeO3高容量電極材料提供理論技術基礎。

結題摘要

2008年四川大學首次發現LaFe03表現出較高的電化學容量，2009年申請國家基金並獲得批准。在基金項目“LaFe03材料的電化學行為及金屬改性研究”（批准號:50971096）的支持下，取得了具有較高學術和一定套用價值的研究成果：（1）LaFeO3-δ充放電過程表現為吸放氫與鐵變價的協調機制，其容量衰減與鎳粉的不可逆氧化相關;（2）50-100nm的非晶態納米級和晶態深亞微米LaFeO3-δ在60℃及125 mA/g的放電容量分別達到532和443 mAh/g、循環穩定容量達到360和310mAh/g二者都表現出溫度及尺度敏感性;（3）在60℃及125 mA/g充放電條件下，晶態深亞微米La1-xAxFeO3-δ（A=Sr，Ba）的La位Sr和Ba部分替代(x=0.6)使循環穩定容量從310mAh/g提高到370和450mAh/g,結構變化提供了更好的電化學活性；晶態深亞微米LaFe1-xTxO3-δ（T=Ni，Co）的Fe位Ni和Co部分替代(xNi=0.4，xCo=0.2)使循環穩定容量提高到470和430mAhg-1，與Ni和Co自身電催化活性相關;（4）在125mA/g充放電條件下，高能球磨使晶態深亞微米LaFeO3-δ的循環穩定容量從25、40和60℃的52、110、310mAh/g提高到205、270和390mAh/g，球磨過程非晶化缺陷增加及顆粒細化起作用;（5）CuFe2O4尖晶石型氧化物通過Cu2+和Fe3+的陰極電結晶過程原位自組裝形成分布均勻的Cu/Fe納米複合材料，原位Cu納米顆粒明顯改善了Fe電極高倍率和低溫放電性能，性能明顯優於傳統鐵鎳電池Fe3O4電極材料。在執行項目過程中：（1）共發表SCI收錄論文8篇，其中5篇影響因子超過3.0，他引總36次；（2）研究結果入編“十二五”國家重點圖書《稀土金屬材料》，冶金工業出版社，2011年8月出版；（3）申請並公告了1項發明專利：鈣鈦礦系貯氫電極材料，陳雲貴等，200910058637.5，公告日2010-05-19；（4）培養碩博研究生5人，本科4人。 從套用上分析，LaFeO3在較高溫度如60℃具有套用潛力。