采用溶膠-凝膠法合成Al摻雜富鋰錳基Li_1.2Mn_0.54-xAl_xNi_0.13Co_0.13O₂ （x=0、0.03）鋰離子電池正極材料,之后采用一步液相法制備Li₂WO₄包覆層,系統(tǒng)地研究了Al摻雜和Li₂WO₄包覆雙效改性對(duì)富鋰錳基正極材料電化學(xué)性能的影響.結(jié)果表明, Al摻雜后明顯提升富鋰錳基正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性,包覆層Li₂WO₄明顯改善其倍率性能和放電平臺(tái)電壓衰減問題. Li₂WO₄包覆量為5%Li_1.2Mn_0.51Al_0.03Ni_0.13Co_0.13O₂正極材料在2.0～4.8 V充放電電壓區(qū)間及1000 m A·g^-1... 

【文章來源】：化學(xué)學(xué)報(bào). 2020,78(11)北大核心

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【部分圖文】：

LMNC-1,LMNC-2和LMNC-3材料的XRD圖

XRD精修結(jié)果

圖5中a、b、和c分別是三種材料在不同電流密度下的充放電曲線.在第一圈充放電過程中,電壓從起始電壓到4.4 V左右是Li MO2中Li+的脫出,同時(shí)過渡金屬離子Ni2+氧化成Ni4+、Co3+氧化成Co4+,該過程中Li Mn O3中的Li+也擴(kuò)散到已經(jīng)失去Li+的Li MO2中;當(dāng)電壓充到4.5 V左右時(shí),材料晶格中發(fā)生不可逆的結(jié)構(gòu)變化,此時(shí)失去Li的Li Mn O3被活化成Mn O2,在放電過程中Mn O2也會(huì)提供相應(yīng)的容量,這也是富鋰錳基典型的首圈充放電曲線[41],三種材料的曲線相似可以說明經(jīng)過摻雜和包覆改性的材料沒有改變?cè)械母讳囧i基材料的相結(jié)構(gòu).由圖可以知道LMNC-1、LMNC-2和LMNC-3三種材料的首次放電比容量分別是274.7、253.0和260.7 m Ah·g-1,對(duì)應(yīng)的首次充放電效率為72%、70%和73%,Al摻雜后材料的首次充放電效率沒有提高,這是由于Al本身是非電化學(xué)活性的;然而包覆后材料首次充放電效率略有提高,這是因?yàn)長(zhǎng)i2WO4具有良好的Li+導(dǎo)電性,保證更多的Li+脫嵌.結(jié)合不同倍率循環(huán)圖5d可知Al摻雜后會(huì)降低放電比容量,這是由于Al摻雜代替了Mn,減少了氧化還原活性的物質(zhì)[45],而且由于Al3+的半徑與Co3+的半徑相近,也會(huì)有少量的Al會(huì)代替Co的位置,這樣也會(huì)降低材料的放電比容量;然而在1C和2C倍率下Al摻雜有明顯高的比容量,這是由于Al的摻雜減小的晶胞參數(shù),穩(wěn)定材料的結(jié)構(gòu),保證了更多鋰離子的嵌入[42].圖4 LMNC-2和LMNC-3材料的EDS照片

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]富鋰錳基正極材料的表面改性研究進(jìn)展[J]. 李釗,王忠,班麗卿,王建濤,盧世剛.  化學(xué)學(xué)報(bào). 2019(11)



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