High-Pressure Synthesis of Trigonal LiFe<sub>2</sub>F<sub>6</sub>: New Iron Fluoride with Li<sup>+</sup> Tunnels as a Potential Cathode for Lithium-Ion Batteries
High-Pressure Synthesis of Trigonal LiFe<sub>2</sub>F<sub>6</sub>: New Iron Fluoride with Li<sup>+</sup> Tunnels as a Potential Cathode for Lithium-Ion Batteries
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高压合成三方晶系LiFe<sub>2</sub>F<sub>6</sub>：新型氟化铁与Li<sup></sup>隧道作为锂离子电池的潜在阴极
DOI：
10.1021/acs.jpcc.2c01516
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
3.7
通讯作者：
Yoshiyuki Inaguma
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kevin Lemoine;Yusuke Nagatani;Jean-Marc Greneche;Yoshiyuki Inaguma
为了克服合成新型且有前途的氟化铁正极材料的挑战，采用高压合成获得了一种新形式的以三角P321 α-LiMnFeF6 结构结晶的LiFe2F6。从固体氟源出发，首次在2.7 GPa、500 ℃条件下获得了LiFe2F6的三角结构，并通过同步加速器X射线衍射对其进行了表征。 Rietveld 的改进表明，一种新形式的 LiFe2F6 具有 Na2SiF6 型结构，可增强 Li+ 的扩散。与 α-LiMnFeF6 类似，对 Fe3+ 进行了穆斯堡尔光谱分析，在 300 K 下获得了顺磁结构，在 77 K 下获得了 53 T 超精细场的磁六重峰。首次电化学测试表明，首次循环容量约为 150 mAh·g–1，充电过程对应于 Li+脱嵌，与 α-LiMnFeF6 相比，该值翻了一番。这些首批实验结果展示了一种新的合成想法，可以发现为下一代电池设计的材料。
To overcome the challenge of synthesizing new and promising iron fluoride cathode materials, high-pressure synthesis was employed to obtain a new form of LiFe2F6crystallized in the trigonalP321 α-LiMnFeF6structure. Starting from solid fluorine sources, the trigonal structure was obtained for the first time for LiFe2F6at 2.7 GPa, 500 °C, and characterized by synchrotron X-ray diffraction. Rietveld refinements revealed that a new form of LiFe2F6possesses the Na2SiF6-type structure, which would provide enhanced Li+diffusions. A Mössbauer spectrometry analysis was done with a paramagnetic structure obtained at 300 K and a magnetic sextet at 77 K with a 53 T hyperfine field for Fe3+similarly to α-LiMnFeF6. The first electrochemistry tests indicate a good first cycle capacity of ∼150 mAh·g–1with a charge process corresponding to Li+disinsertion, a value doubled when compared to α-LiMnFeF6. These first experimental results show a new synthetic idea to discover materials designed for next generation batteries.
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