铬钼双掺杂调控富锂锰基正极材料结构和电化学性能

作     者：陈会明 蔡艺嘉 尹文骥 陈美芬 黄有国 胡思江 王红强 李庆余 CHEN Huiming;CAI Yijia;YIN Wenji;CHEN Meifeng;HUANG Youguo;HU Sijiang;WANG Hongqiang;LI Qingyu

作者机构：江西省生态环境监测中心江西南昌330039 广西师范大学化学与药学学院广西低碳能源材料重点实验室广西桂林541004 

出 版 物：《储能科学与技术》 (Energy Storage Science and Technology)

年 卷 期：2025年第14卷第3期

页      面：1123-1132页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：广西省自然科学基金杰出青年基金(2024GXNSFFA010003) 

主　　题：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。