关键词:
锂离子电池
层状氧化物
富锂锰基
掺杂
氧空位
摘要:
富锂锰基正极材料比商业化的正极材料拥有更高的比容量(>250 mAh/g),但其在充放电过程中存在严重电压衰减、表面相变以及晶格氧的析出等问题。本工作采用高温固相法制备Cr/Mo双掺杂Li_(1.2)Ni_(0.167)Co_(0.167)Mn_(0.666)O_(2)(LLO)富锂锰基层状正极材料。研究结果表明,一方面,Mo^(6+)的离子半径较大,占据过渡金属位后能够有效增大晶面间距,提升Li^(+)扩散系数,Cr掺杂能有效稳定层状结构;另一方面,Cr—O和Mo—O的键能高于TM—O(TM=Ni,Co,Mn),能够有效缓解充放电过程中的结构畸变,从而抑制过渡金属迁移和晶格氧析出。此外,材料表面丰富的氧空位能够减少晶格中氧的不可逆氧化。电化学测试结果表明,Cr/Mo两者掺杂量皆为0.001的改性材料(LLO-CM1)首次放电比容量达272.7 mAh/g,在1 C倍率下2~4.8 V电压范围内进行200次循环之后,仍有177.7 mAh/g的比容量,对应的容量保持率为84.0%,即使在10 C超大倍率下也能提供102.0 mAh/g的平均放电比容量。本工作为富锂锰基正极材料的结构设计提供了新思路。