發(fā)布時(shí)間:2019.09.29
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近年來,研究了在Li 2O 2中含有大量錳的Li II/2Mn1/2O2材料。它具有許多優(yōu)于LIIO2的特性。例如,容量高,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,熱穩(wěn)定性好,循環(huán)性能好。其缺點(diǎn)在于傳統(tǒng)的固態(tài)合成工藝中產(chǎn)生Li2MnO3,產(chǎn)物中含有未充分反應(yīng)的NiO雜質(zhì)。其次,由于中等電流密度,低的電子傳導(dǎo)率會(huì)導(dǎo)致材料容量的急劇下降。
進(jìn)一步研究表明,鈷摻雜不僅降低了合成難度,而且提高了電子傳導(dǎo)速率和熱穩(wěn)定性。因此,具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)的三元材料,特別是LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料成為科學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)。它結(jié)合了LiCuO 2、LiNIO 2和LiMnO 2的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)充電電壓為4.2V和4.6V時(shí),放電容量可分別達(dá)到150mAh/g和200mAh/g,成為近年來電池材料研究的熱點(diǎn)。正反應(yīng)方程:LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2充放電Li(1-X)Ni1/3Co1/3Mn1/3O2+XLi++Xe-1LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2材料結(jié)構(gòu)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有-αNaFeO 2層狀結(jié)構(gòu)(空間點(diǎn)群:R3m),屬于六方晶系。
在該鋰離子結(jié)構(gòu)中,鋰離子在(1,1,1)晶面上占據(jù)3A位,鎳、鈷和錳隨機(jī)占據(jù)3b位,氧離子占據(jù)6C位。過渡金屬層由鎳、鈷和錳組成。每個(gè)過渡金屬原子被六個(gè)氧原子包圍,形成八面體結(jié)構(gòu)。同時(shí),一些LI+和LII1/3CO1/3Mn1/3O2過渡金屬離子發(fā)生“陽離子混合”現(xiàn)象。由于Ni2+的半徑(0.069nm)最接近Li+的半徑(0.072nm),因此混合程度特別顯著。XPS結(jié)果表明,Ni、Co和Mn的價(jià)態(tài)分別為+2、+3和+4。其中,Ni 2+和Co 3+作為活性物質(zhì)存在,Mn4+在材料中起骨架作用(6)。這種結(jié)構(gòu)決定了材料的最終電性能。在充放電過程中,Ni的氧化還原電位平臺(tái)約為3.75V,而Co3+只有在充電電壓達(dá)到4.6V時(shí)才能被氧化成Co4+[7]。6 V通過CO3+氧化得到補(bǔ)償。LII1/3CO1/3Mn1/3O2的結(jié)構(gòu)通常由X - ray diffractometer(XRD)表征。
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