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鈷酸鋰正極材料的稀土摻雜研究進展

鈷酸鋰,化學式為LiCoO?,是一種無機化合物,由于具有輸出電壓高、壽命長、自放電小、安全性好等特點,而成為世界各國電源材料研究開發的重點。但因為其結構的衰退會使一半的鋰離子脫出,導致容量大幅下降。接下來,我們一起來了解一下鈷酸鋰正極材料的稀土摻雜研究進展。

鋰電池圖片

稀土摻雜可以增加LiCoO?的晶胞體積、促進LiCoO?結晶、改善鋰離子的擴散條件,提高其放電容量的循環性能。

鄧斌等采用高溫固相法制備了摻雜稀土元素的鋰離子電池正極材料LiCo1-xRexO2。研究結構表明:摻雜稀土離子后材料的節后的結構不變、結晶度高、顆粒細小,但隨著摻雜量的增加,材料的初始容量降低。電化學寫實結構顯示,摻雜1%Re的正極材料初始放電比容量154mAh/g,充放電10次后,放電比容量為138mAh/g,具有最佳的電化學性能。說明摻入稀土元素可以提高正極材料的放電比容量及其循環性能。這是由于Re的摻雜改善了離子的擴散條件,提高了其拖欠能力。

氧化鑭圖片

廖春發等探索了合成方法及摻雜量對LiCo1-xRexO2的綜合性能影響。研究發現,采用共沉淀法制備的正極材料具有良好的層狀結構且結晶度更完好,優于膠凝膠法;對摻雜不同稀土元素進行對比分析,LiCo0.95Re0.05O2具有最佳的電化學性能,0.2C充放電循環,首次放電比容量為147.4mAh/g,20次循環后為136.1mAh/g,提高了材料的使用壽命。其原因是Lu3+的摻雜使顆粒尺寸均勻、團聚小,從而使鋰離子更容易脫出和嵌入。

Paromita Ghosh等采用檸檬酸輔助燃燒法制備了LiCo1-xLaxO2。研究表明,摻雜La3+后,材料具有良好的層狀結構,隨著摻雜量的增加,晶胞體積也逐漸增大;當摻雜量大于0.01時,有雜相LiLaxO3、La2Li0.5Co0.5O4出現。適量的摻雜能提高正極材料的倍率性能和循環性能能,其原因的是La2Li0.5Co0.5O4存在將電子導電率題號了兩個數量級,晶胞體積大,改善了鋰離子的擴散能力;同時,La3+的摻雜,使正極材料的結構更加穩定,這提高點擊反應過程的可逆性能。

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