硬脂酸锂改性提升草酸铁负极结构稳定性与界面性能的创新研究及其在锂离子电池中的应用

本文系统探讨了利用硬脂酸锂（LS）低温熔融包覆技术，有效解决草酸铁（FCO）脱水过程中的结构坍塌难题。研究证实LS作为结构修饰剂可抑制颗粒表面崩塌与层间滑移，促进稳定固态电解质界面（SEI）形成，显著降低界面锂离子传输阻抗，提升库伦效率与循环稳定性（300次循环后容量保持率达74.2%）。该策略为过渡金属草酸盐（TMOxs）及其他新型负极材料提供了创新的界面调控方案。

　　

Section snippets

Material preparation

采用水热法合成二水草酸铁（FCO），将0.2 mol硫酸亚铁溶液与等摩尔草酸乙醇溶液混合，于60°C反应12小时后过滤洗涤干燥。硬脂酸锂粉末经行星式球磨机以2500 rpm转速研磨2小时...

Results and discussion

通过热重/差示扫描量热（TGA/DSC）曲线分析草酸铁结晶水脱除机制。如图1a所示，FCO在150-200°C间发生结晶水大量脱除，200-300°C时残余结晶水挥发并伴随部分草酸盐分解，300°C后完全转化为无水相。硬脂酸锂包覆的FCO@LS样品在脱水阶段表现出更平缓的质量变化，表明LS网络有效抑制了结构崩塌。透射电镜（TEM）显示改性后的材料保持原有棒状形貌，且表面形成均匀包覆层。X射线光电子能谱（XPS）证实LS的引入促进了含锂界面相（如LiF、Li_xC等）的形成，加速了稳定SEI的构建。电化学测试表明，FCO@LS在3 A g^?1大电流下展现优异的反应动力学和循环稳定性。

Conclusions

本研究创新性地利用有机锂盐（硬脂酸锂）实现了对草酸铁负极材料结构破裂的修复与SE界面快速构建的双重目标。表征结果证实LS部分恢复了草酸铁的层状结构，防止脱水过程中的颗粒粉碎，同时优化了界面锂离子传输通道。该策略为过渡金属草酸盐及其他创新负极材料的性能提升提供了新思路。