1. Baggrund
Lithiummetalbatterier betragtes som en ideel kandidat til næste-generationsbatterier på grund af deres høje energitæthed. Lithium-rige mangan-baserede oxidkatodematerialer tilbyder usædvanlig høj teoretisk kapacitet og energitæthed, men flere udfordringer hindrer deres kommercielle anvendelse. Disse omfatter: irreversibel lithiumion-interkalation og deintercalation under den første cyklus, hvilket resulterer i høj irreversibel kapacitet; uønskede bivirkninger og irreversible strukturelle ændringer, hvilket resulterer i kapacitetsforfald; begrænset kinetik og ledningsevne af de aktive materialer, hvilket resulterer i dårlig hastighedsydelse; og vedvarende spændingsforsinkelse under cykling. For at løse disse problemer har forskere udviklet metoder såsom elementdoping, overfladebelægning og strukturel modifikation for at forbedre den elektrokemiske ydeevne af lithium-rige mangan-baserede katodematerialer. Denne artikel undersøger et nyt lithium-rigt mangan-baseret katodemateriale, LRMZF, som bruger en kation- og anion-co--dopingstrategi til at forbedre dens ydeevne.
2. Eksperimentelle detaljer
Dette papir brugte en sol-gelmetode til at fremstille LRMZF-katodematerialet:
1. Prækursoropløsningsfremstilling: Lithiumnitrat (LiNO3), nikkelnitrat (Ni(NO3)2·6H2O), koboltnitrat (Co(NO3)2·6H2O), mangannitrat (Mn(NO3)2·4H2O), og zirconiumnitrat (Zr(NO3)2·6H2O), blev dannet specifikt i forholdet mellem vand og vand. en metalnitratopløsning. Hydrogenfluorid (HF) opløsning blev langsomt tilsat dråbevis til metalnitratopløsningen, mens pH blev reguleret til dannelse af en sol. Solen blev varme-behandlet ved høj temperatur for at danne en gel.
2. Materialekalcinering: Gelen blev kalcineret ved høj temperatur i en muffelovn for at opnå LRMZF katodematerialet.
3. Materialevask og tørring: Det kalcinerede materiale blev vasket med deioniseret vand og ethanol for at fjerne urenheder. Det vaskede materiale blev tørret i en tørreovn til opnåelse af det endelige LRMZF katodemateriale.