高容量铬氧化物Cr8O21锂一次电池正极材料的制备与性能

摘要：

本工作以CrO3前体为原料,采用高温固相法制备高性能的Cr8O21材料,探究了热解温度对Cr8O21性能的影响,并详细分析Cr8O21的首次放电机理.借助X射线衍射技术(XRD)、扫描电子显微技术(SEM)、X射线光电子能谱分析技术(XPS)和电化学技术等表征测试手段,对比分析了不同热解温度下制得的样品结晶度、形貌和电化学性能,并阐明了放电机理.结果表明,热解温度270℃下制备的Cr8O21样品结晶度最高、放电性能优异.在0.05 mA/cm2下放电比容量达到419 mAh/g,平均电压2.99 V;在1.0 mA/cm2下放电比容量达到315 mAh/g,平均电压2.82 V;容量保持率75.11％,电化学性能高于其他温度下制得的Cr8O21样品.热解温度低于270℃,CrO3前体反应不充分;热解温度高于270℃,会生成杂相.XPS结果显示,Cr8O21中Cr元素只含+3价和+6价,不存在其他价态.Cr8O21首次放电机理为:从3.5 V放电至3.0 V,为锂离子嵌入Cr8O21内部的过程;从3.0 V放电至结束,为锂离子与Cr8O21反应生成LiCrO2和高度不可逆的Li2O的过程.本研究有助于推动高容量的Cr8O21材料在锂一次电池领域的应用,为高比能一次电池技术的研发提供实验依据.

关键词：Cr8O21、锂一次电池、正极材料、热解温度、LiCrO2

所属期刊栏目：11

分类号：TM911.14

在线出版日期：2022-11-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：3455-3462