A low temperature solid state reaction to produce hollow MnxFe3-xO4 nanoparticles as anode for lithium-ion batteries
Yu, Xiaoting (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Zhang, Chaoqi (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Luo, Zhishan (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Zhang, Ting (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Liu, Junfeng (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Li, Junshan (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Zuo, Yong (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Jacas Biendicho, Jordi (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Llorca, Jordi (Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Química)
Arbiol i Cobos, Jordi (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Morante, Joan Ramon (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)
Cabot i Codina, Andreu (Institut de Recerca en Energia de Catalunya)

Date:	2019
Abstract:	Hollow MnFeO nanoparticles (NPs) with an average size of 15 nm are produced from the solid state reaction of FeO-MnO heterostructures. These heterostructures are synthesized through the seeded-growth of MnO crystal domains on the surface of hollow FeO NPs obtained by the nanoscale Kirkendall effect. FeO-MnO heterostructures are subsequently annealed at 500 °C, enough temperature to promote the interfusion of Fe and Mn ions, but without compromising the hollow geometry. MnFeO nanostructures are tested as anode in lithium-ion batteries (LIBs), delivering large lithium storage capacities and high-rate capabilities of 1054 mAh g at 0. 1 A g and 369 mAh g at 5 A g. Additionally, hollow MnFeO NPs display long cycling stability, with a capacity up to 887 mAh g at 0. 3 A g after 450 cycles. The excellent performance of hollow MnFeO NPs as anode for LIBs is associated with their crystal structure, composition, and the presence of carbonized ligands, which further promote electrical conductivity and buffer the volume changes during cycling. Additionally, the small particle size and hollow morphology improves the lithium kinetics, structural stability and cycling performance.
Grants:	Agencia Estatal de Investigación ENE2016-77798-C4-3-R Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-327 Ministerio de Economía y Competitividad SEV-2017-0706 Ministerio de Economía y Competitividad ENE2017-85087-C3 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-128 Ministerio de Economía y Competitividad ENE2015-63969-R
Rights:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, i la comunicació pública de l'obra, sempre que no sigui amb finalitats comercials, i sempre que es reconegui l'autoria de l'obra original. No es permet la creació d'obres derivades.
Language:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió acceptada per publicar
Subject:	Ferrite ; Lithium-ion battery ; Kirkendall effect ; Hollow nanoparticle ; Iron oxide
Published in:	Nano Energy, Vol. 66 (December 2019) , art. 104199, ISSN 2211-2855

DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.104199

Postprint 19 p, 1.6 MB

The record appears in these collections:
Research literature > UAB research groups literature > Research Centres and Groups (research output) > Experimental sciences > Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2)
Articles > Research articles
Articles > Published articles