Ni-Cu掺杂诱导制备两类截角八面体LiMn2O4材料及其电化学性能

摘要：

结合元素掺杂和晶面调控策略制备了同时包含(111)、(110)和(100)三个晶面和包含(111)和(100)两个晶面的两类截角八面体形貌的LiNi0.03Cu0.06Mn1.91O4正极材料,并研究了其电化学性能.结果表明:Ni-Cu共掺杂有效抑制了尖晶石LiMn2O4的Jahn-Teller效应,促进了其晶体发育和晶面的择优生长,但部分晶面发育较不完善,与一般情况不同的是Ni-Cu共掺后LiNi0.03Cu0.06Mn1.91O4正极材料的颗粒粒径显著增大;形成的截角八面体形貌中高暴露(111)面降低了 Mn的溶解,少部分(110)和(100)晶面增加了 Li+的扩散通道.恒电流充放电测试结果表明:在5 C和10C倍率下,LiNi0.03Cu0.06Mn1.91O4样品的首次放电容量分别为107.4和98.2 mAh/g,循环1000次,其容量保持率分别为72.5％和76.3％.而LiNi0.03Mn197O4在相同的电流密度下其首次放电比容量为99.5和72.7 mAh/g,容量保持率为67.2％和73.2％.甚至在20 C下,LiNi0.03Cu0.06Mn1.91O4样品1000次循环后容量保持率高达89.3％.循环伏安和电化学阻抗测试表明:LiNi0.03Cu0.06Mn1.91O4材料有较高的Li+的传输速率和较低的锂离子脱/嵌能垒.

关键词：锂离子电池、正极材料、尖晶石型LiMn2O4、Ni-Cu共掺、截角八面体、Jahn-Teller效应、Mn溶解

所属期刊栏目：44

分类号：TM912

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：2023-04-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：28-40