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铁系锂离子电池正极材料在经济性、环保性、安全性方面与传统的锂离子电池正极材料相比具有突出的优势。研究开发新型铁系锂离子电池正极材料具有很高的科学意义和实际应用价值。
本文以类水滑石化合物MFe-LDHs(M: Mg、Ca、Fe)及其焙烧产物为前驱体，通过选择性物相溶出前驱体中的非铁金属氢氧化物或氧化物，制备得到了一种多孔羟基氧化铁。表征结果证明，这种多孔羟基氧化铁是2L型水铁矿。与用快速水解法制备的2L型水铁矿相比，这种多孔羟基氧化铁具有较大比表面积、较大孔容和均匀的微孔结构。对这种多孔羟基氧化铁的孔结构、热稳定性进行了研究和分析。发现通过改变MFe-LDHs前驱体的组成及结构可以实现对多孔羟基氧化铁的孔结构、热稳定性的调控。
对多孔羟基氧化铁进行了锂离子电池充放电循环测试，发现在4.2-1.5 V的电压区间内、电流密度为0.318 mAcm-2的测试条件下，某些多孔羟基氧化铁具有177mAhg-1放电比容量，且在24次充放电循环过程中，其放电比容量的平均衰减率为0.66％/次。初步揭示了类水滑石化合物前驱体的组成及结构对多孔羟基氧化铁电化学性质的影响；并摸索了提高多孔羟基氧化铁电化学性质的方法。
这种多孔羟基氧化铁具有较好的电化学性能，并且合成简便、成本低廉、无毒无污染，因而有望成为一种新型锂离子电池正极材料。