【摘 要】
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人类社会日益增长的能源需求和环境可持续发展对锂离子电池电极材料提出了更高的要求.层状富锂锰基材料(xLi2MnO3· (1-x) LiTMO2(TM表示一种或多种过渡金属元素)作为具
【机 构】
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厦门大学化学化工学院,福建厦门361005
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人类社会日益增长的能源需求和环境可持续发展对锂离子电池电极材料提出了更高的要求.层状富锂锰基材料(xLi2MnO3· (1-x) LiTMO2(TM表示一种或多种过渡金属元素)作为具有高比能量和高比容量且环境友好的正极材料,越来越得到广泛的关注和深入的研究.该系列材料常温下放电容量可达300mA·h/g以上,相比于LiCoO2、 LiFePO4和LiMn2O4及三元材料等,具有明显的优势.这使得它极有可能成为下一代锂离子电池正极材料[1].但目前该材料还存在首圈不可逆容量大,倍率性能和循环稳定性差等不足；其中材料的容量衰减和循环过程中工作电压下降是比较严重的问题.Lu等[2]证实材料在循环过程中发生了向尖晶石相的转变；张继光等[3]认为材料容量衰减和电压下降与充放电过程中的元素偏析有关.目前对材料进行表面改性的方法多是通过氧(氟)化物和磷酸盐等进行表面包覆实现,这些包覆结构在一定程度上稳定了材料,但也存在包覆过程比较难控制、均匀程度差等问题[4-5].如果在材料表层结构掺入电化学稳定的元素,构建一个支撑保护层,既能起到减小副反应的作用,同时能在一定程度上抑制晶相转变和元素偏析的现象,从而有效地改善材料的循环稳定性.本文采用一种表面掺杂的方法,在预烧得到的前驱体表面引入Mg元素,通过烧结得到Mg掺杂进入材料表层的结构.表层掺杂的少量Mg取代了部分的Ni,使得材料稳定性提高,并有效抑制了Ni元素在表面的堆积从而造成的材料整体失活.值得注意的是,这种表面包覆的结构有效地抑制了层状材料向尖晶石相的转变.
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