journal article·2024-08

Advanced Electrode Materials Based on Brownmillerite Calcium Ferrite for Li‐Ion Batteries

Guido Spanu, Arcangelo Celeste, Francesco Bozza, Emanuele Serra, Piero Torelli, Luca Braglia, Sergio Brutti, Priscilla Reale, Laura Silvestri

Batteries & Supercaps· Volume 7· Issue 8
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Abstract

Abstract Iron‐based materials are considered potential anode materials for lithium‐ion batteries thanks to their low cost, abundancy, non‐flammability, good safety, environmental benignity, and high specific capacity. Here, a series of calcium iron oxides materials having brownmillerite structure (i. e., Ca2Fe2‐xMxO5, where M=Mn, Ni and Cu and x=0 and 0.1) has been extensively studied for their use as conversion anodes in lithium cell. In particular, a mechanochemical approach has been used either to synthesize the samples and to prepare electrodes for the tests in lithium cell. Ca2Fe2O5 based electrodes proved excellent performance in lithium cell, approaching the theoretical capacity and being stable upon prolonged cycling (529 mAh g−1 at C/10 and a capacity retention of 81 % after 100 cycles). Through the use of ex‐situ diffraction measurements, we have analyzed the conversion mechanism and proved the partial reversibility of its electrochemical reaction. Also, the incorporation of dopants into the structure of calcium iron oxide resulted in further improvement of its electrochemical performance as is the case of Mn doped sample that show a considerable specific capacity of 567 mAh g−1 and the capacity retention is almost 99 % after 100 cycles.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Advancements in Battery Materials · Extraction and Separation Processes · Magnetic Properties and Synthesis of Ferrites

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Dipartimento di Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili ENEA Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie l'Energia e lo Sviluppo Economico Sostenibile C.R. Casaccia, via Anguillarese 301 00123 Roma Italy

Dipartimento di Chimica Sapienza Università di Roma p.le Aldo Moro 5 00185 Roma Italy

Dipartimento di Sostenibilità dei Sistemi Produttivi e Territoriali ENEA Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie l'Energia e lo Sviluppo Economico Sostenibile C.R. Casaccia, via Anguillarese 301 00123 Roma Italy

Istituto Officina Materiali CNR, Consiglio Nazionale della Ricerca IOM-CNR ss 14, km 163.5 34149 Basovizza Italy

Istituto Ricerca e Innovazione Tecnologica (RIT) Area Science Park Padriciano 99 34149 Trieste Italy

Dipartimento di Fusione e tecnologie per la Sicurezza Nucleare ENEA Agenzia Nazionale per le Nuove Tecnologie l'Energia e lo Sviluppo Economico Sostenibile C.R. Frascati, via E.Fermi 45 00044 Frascati Italy

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