去顶角八面体LiFe0.12Mn1.88O4正极材料制备及电化学性能

摘要：

尖晶石型LiMn2O4正极材料由于Jahn–Teller效应和Mn溶解,在充放电过程中容量衰减严重,循环稳定性差.联合元素掺杂和单晶形貌调控策略,采用固相燃烧法制备了具有{111}、{100}和{110}晶面的去顶角八面体单晶LiFe0.12Mn1.88O4正极材料.研究结果表明,Fe掺杂没有改变尖晶石型LiMn2O4的晶体结构,有效抑制了Jahn–Teller效应,促进了材料的结晶性及{400}和{440}衍射峰晶面的择优生长,表现出良好的倍率性能和容量保持率.在25℃,1 C和5 C倍率下LiFe0.12Mn1.88O4的首次放电比容量分别为105.2 mA·h/g和92.4 mA·h/g,1000次循环后容量保持率分别为71.1％和75.2％;在高倍率10 C下,经1000次循环后,其容量保持率可达到88.4％.在55℃和1 C条件下,首次放电比容量为108.6 mA·h/g,经150次循环后,容量保持率为79.1％.通过循环伏安和电化学阻抗分析,Fe掺杂材料具有较好的循环可逆性和较大的Li+扩散系数.Fe掺杂去顶角八面体LiMn2O4材料既抑制了Jahn–Teller效应,又减缓了Mn的溶解,稳定晶体结构,同时增加Li+迁移通道,提高电化学倍率性能及长循环寿命.

关键词：尖晶石型锰酸锂、铁元素掺杂、去顶角八面体、Jahn—Teller效应、锰溶解、固相燃烧法、正极材料

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分类号：O646;TM912(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2022-07-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1865-1874