富锂层状正极材料Li2MnO3的表面改性及其电化学性能研究

Li2MnO3正极材料具有较高的理论容量(459 m Ah·g^-1),不仅安全无毒还能够大大降低电池的制造成本,从而受到越来越多的关注.然而,较低的首圈库仑效率和较差的循环性能妨碍了其在锂电池中的实际应用.在此,作者研究了MgF2涂层对Li2MnO3正极材料的电化学性能.结果表明,MgF2涂层诱导部分层状Li2MnO3向尖晶石相转化,从而降低了首圈不可逆容量,提高库仑效率.重量比为0.5%、1.0%和2.0%的MgF2涂层电极的初始库仑效率分别为70.1%、77.5%和84.9%,而原始电极仅为57.7%.充放电曲线表明,1.0wt.%MgF2涂层改性的Li2MnO3具有最高的充放电容量和最佳的循环稳定性. 40个循环后1.0wt.%MgF2涂层样品的容量保持率为81%,远高于原始样品的容量保持率(53.6%).电化学阻抗谱结果表明MgF2涂层减少了不利成分的快速沉积,并改善了电极的循环稳定性.

Sn-Cl共掺杂的锂离子正极材料Li2MnO3的结构及电化学性能研究

以乙酸盐为原料,柠檬酸为络合剂,通过溶胶-凝胶的方法制备富锂阴极材料Li2MnO3,选用草酸亚锡(SnC2O4)为锡源,用Sn4+代替Mn4+,获得不同掺杂量的材料.适当含量的Sn4+掺杂可以提高材料的放电比容量,在低电流下获得256.3 mAh·g-1的高放电比容量,但由于Sn4+离子半径过大,不能起到稳定结构的作用,材料的倍率性能较差.在此基础上,选用氯化亚锡(SnCl2)进行掺杂改性,在材料中同时引入Sn4+和Cl-掺杂,获得了层状结构更完整的粉末样品.通过共掺杂改性的阴极材料可以在20 mA·g-1的电流密度,经过80圈的循环仍然保持153mAh·g-1的放电比容量,且此时还未出现衰减现象,库仑效率保持在96%以上;在400 mA·g-1的电流密度下提供的比容量可高达116 mAh·g-1,是未掺杂样品的2倍左右.