材料热处理学报

2023, v.44;No.273(03) 28-40

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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
Preparation of two types of truncated octahedral LiMn2O4 materials induced by Ni-Cu doping and their electrochemical properties

吉颖,李萌,郭昱娇,郭俊明,向明武,刘晓芳

摘要(Abstract):

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LiNi_(0.03)Cu_(0.06)Mn_(1.91)O_4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LiMn_2O_4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LiNi_(0.03)Cu_(0.06)Mn_(1.91)O_4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10 C倍率下,LiNi_(0.03)Cu_(0.06)Mn_(1.91)O_4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LiNi_(0.03)Mn_(1.97)O_4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,LiNi_(0.03)Cu_(0.06)Mn_(1.91)O_4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:LiNi_(0.03)Cu_(0.06)Mn_(1.91)O_4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(KeyWords): 锂离子电池;正极材料;尖晶石型LiMn_2O_4;Ni-Cu共掺;截角八面体;Jahn-Teller效应;Mn溶解

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家自然科学基金(51972282,U1602273)

作者(Author): 吉颖,李萌,郭昱娇,郭俊明,向明武,刘晓芳

DOI: 10.13289/j.issn.1009-6264.2022-0404

参考文献(References):

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