化学学报 ›› 2025, Vol. 83 ›› Issue (8): 853-860.DOI: 10.6023/A25020060 上一篇 下一篇
研究论文
投稿日期:2025-02-28
发布日期:2025-05-13
通讯作者:
章硕, 伽龙
基金资助:
Lan Xuea, Shuang Liua,b, Shuo Zhanga,*(
), Long Qiea,*(
)
Received:2025-02-28
Published:2025-05-13
Contact:
Shuo Zhang, Long Qie
Supported by:文章分享
相较于磷酸铁锂, 磷酸铁锰锂LiMn1−xFexPO4 (LMFP, 0<x<1)可提供更高的放电电压, 然而其低电子、离子电导率和Jahn-Teller晶格畸变导致了低可逆容量和短循环寿命. 本工作使用溶剂热合成工艺, 将物质的量比例为1%的Ni2+掺入到LiMn0.75Fe0.25PO4正极材料. 结果表明Ni2+的掺入可导致Li—O键的伸长, 拓宽Li+传输通道, 从而有利于Li+的脱出和嵌入, 提高了材料的放电比容量和倍率性能. 同时掺入的Ni2+缩短了Mn/Fe—O键的平均键长, 增强了其结合能, 进而抑制了Jahn-Teller晶格畸变, 改善了材料的结构和循环稳定性. 与未掺杂的LiMn0.75Fe0.25PO4相比, Ni2+掺杂后的LiMn0.75Fe0.24Ni0.01PO4具有较低的电荷转移电阻和较高Li+扩散系数. 在0.1 C倍率下, 其放电比容量从未掺杂的136 mAh•g−1上升到147 mAh•g−1, 且在0.5 C下循环150圈后, 容量保持率仍有88.2%. 因此, Ni2+掺杂策略可被视为一种有潜力且有效的改性手段, 用于实现LMFP的快速充放电和长循环.
薛兰, 刘爽, 章硕, 伽龙. Ni2+掺杂改性对LiMn0.75Fe0.25PO4正极材料电化学性能的影响[J]. 化学学报, 2025, 83(8): 853-860.
Lan Xue, Shuang Liu, Shuo Zhang, Long Qie. Effect of Ni2+ Doping Modification on the Electrochemical Performance of LiMn0.75Fe0.25PO4 Cathode Material[J]. Acta Chimica Sinica, 2025, 83(8): 853-860.
| Sample | a/nm | b/nm | c/nm | V/nm3 |
|---|---|---|---|---|
| LMFP31 | 1.0429 | 0.6085 | 0.4741 | 0.3009 |
| LMFP31-Ni | 1.0422 | 0.6080 | 0.4737 | 0.3002 |
| Sample | a/nm | b/nm | c/nm | V/nm3 |
|---|---|---|---|---|
| LMFP31 | 1.0429 | 0.6085 | 0.4741 | 0.3009 |
| LMFP31-Ni | 1.0422 | 0.6080 | 0.4737 | 0.3002 |
| Sample | Bond length/nm | ||
|---|---|---|---|
| Li—O(1) | Li—O(2) | Li—O(3) | |
| LMFP31 | 0.2237 | 0.2118 | 0.2132 |
| LMFP31-Ni | 0.2238 | 0.2120 | 0.2136 |
| Sample | Bond length/nm | ||
|---|---|---|---|
| Li—O(1) | Li—O(2) | Li—O(3) | |
| LMFP31 | 0.2237 | 0.2118 | 0.2132 |
| LMFP31-Ni | 0.2238 | 0.2120 | 0.2136 |
| [1] |
|
| [2] |
|
| [3] |
|
| [4] |
|
| [5] |
|
|
(顾晓瑜, 李进, 孙千, 王朝阳, 化学学报, 2024, 82, 146.)
doi: 10.6023/A23110498 |
|
| [6] |
|
| [7] |
|
|
(罗迪迪, 田建华, 朱希, 王炤东, 单忠强, 无机化学学报, 2017, 32, 1000.)
|
|
| [8] |
|
|
(万洋, 郑荞佶, 赁敦敏, 化学学报, 2014, 72, 537.)
doi: 10.6023/A14010007 |
|
| [9] |
|
| [10] |
|
| [11] |
|
|
(鲁航语, 侯瑞林, 褚世勇, 周豪慎, 郭少华, 物理化学学报, 2023, 39, 68.)
|
|
| [12] |
|
| [13] |
|
| [14] |
|
| [15] |
|
|
(邱凯, 严铭霞, 赵守旺, 安胜利, 王玮, 贾桂霄, 化学学报, 2021, 79, 1146.)
|
|
| [16] |
|
| [17] |
|
| [18] |
|
| [19] |
doi: 10.1016/j.electacta.2019.05.066 |
| [20] |
|
| [21] |
|
| [22] |
|
| [23] |
|
| [24] |
|
| [25] |
|
| [26] |
|
| [27] |
|
| [28] |
|
| [29] |
|
| [30] |
|
| [31] |
|
| [32] |
|
| [33] |
|
| [34] |
|
| [35] |
|
| [36] |
|
|
(王筑城, 刘磊, 朱梦媛, 孙悦, 赵晴, 丁玉寅, 陆继鑫, 王存国, 李奇, 贺爱华, 叶付臣, 化学学报, 2024, 82, 589.)
doi: 10.6023/A24020048 |
|
| [37] |
|
| [38] |
|
| [1] | 韦正兵, 鲍梦凡, 徐世彪, 程怡, 陈诗洁, 林娜, 冒爱琴. 氟掺杂诱导岩盐型高熵氧化物本征缺陷调控及其储锂性能优化[J]. 化学学报, 2025, 83(8): 868-877. |
| [2] | 陆继承, 苟蕾, 刘小九, 樊小勇, 李东林. 铁弹Zr0.92Y0.08O2对层状LiMnO2正极材料充放电循环行为的影响[J]. 化学学报, 2025, 83(8): 844-852. |
| [3] | 墨云鹤, 曹卫刚, 赵乐泉, 唐振强, 郑珑, 蔡宗英. 基于机器学习与第一性原理筛选锂离子电池钒基电极材料[J]. 化学学报, 2025, 83(5): 518-526. |
| [4] | 郑坤贵, 刘君珂, 胡轶旸, 尹祖伟, 周尧, 李君涛, 孙世刚. 用于石墨负极的高性能聚丙烯酸锂基复合粘结剂的制备及性能研究[J]. 化学学报, 2024, 82(8): 833-842. |
| [5] | 王筑城, 刘磊, 朱梦媛, 孙悦, 赵晴, 丁玉寅, 陆继鑫, 王存国, 李奇, 贺爱华, 叶付臣. 1,5-二氨基蒽醌(AAQ)复合材料用作锂离子电池新型正极材料的性能研究[J]. 化学学报, 2024, 82(6): 589-595. |
| [6] | 顾晓瑜, 李进, 孙千, 王朝阳. 微量量热法分析锂离子电池热失控过程[J]. 化学学报, 2024, 82(2): 146-151. |
| [7] | 贾洋刚, 陈诗洁, 邵霞, 程婕, 林娜, 方道来, 冒爱琴, 李灿华. 高性能无钴化钙钛矿型高熵氧化物负极材料的制备及储锂性能研究[J]. 化学学报, 2023, 81(5): 486-495. |
| [8] | 常婉莹, 谭莹瑛, 吴静怡, 刘英杰, 蔡金海, 赖春艳. 三维结构Li6.28La3Zr2Al0.24O12增强聚氧化乙烯基固态电解质的性能研究[J]. 化学学报, 2023, 81(12): 1708-1715. |
| [9] | 张雅岚, 苑志祥, 张浩, 张建军, 崔光磊. 高镍三元高比能固态锂离子电池的研究进展[J]. 化学学报, 2023, 81(12): 1724-1738. |
| [10] | 张爽, 杨成飞, 杨玉波, 冯宁宁, 杨刚. 基于废旧锂电池回收制备LixMO (x=0.79, 0.30, 0.08; M=Ni/Co/Mn)材料作为锂-氧气电池正极催化剂的电化学性能研究[J]. 化学学报, 2022, 80(9): 1269-1276. |
| [11] | 陈守潇, 刘君珂, 郑伟琛, 魏国祯, 周尧, 李君涛. 电/离子导体双包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2锂离子电池阴极材料及其电化学性能[J]. 化学学报, 2022, 80(4): 485-493. |
| [12] | 戴敏, 雷钢铁, 张钊, 李智, 曹湖军, 陈萍. 五氧化二钒促进MgH2/Mg室温吸氢※[J]. 化学学报, 2022, 80(3): 303-309. |
| [13] | 黄擎, 丁瑞, 陈来, 卢赟, 石奇, 张其雨, 聂启军, 苏岳锋, 吴锋. Na2PO3F对LiNi0.83Co0.11Mn0.06O2材料的复合改性及机理分析[J]. 化学学报, 2022, 80(2): 150-158. |
| [14] | 邱凯, 严铭霞, 赵守旺, 安胜利, 王玮, 贾桂霄. Al掺杂的锂离子电池层状正极材料Li(Li0.17Ni0.17Al0.04Fe0.13Mn0.49)O2结构稳定性及氧离子氧化的理论研究[J]. 化学学报, 2021, 79(9): 1146-1153. |
| [15] | 徐平, 张西华, 马恩, 饶富, 刘春伟, 姚沛帆, 孙峙, 王景伟. 退役锂离子电池碳/硫协同选择性提锂技术[J]. 化学学报, 2021, 79(8): 1073-1081. |
| 阅读次数 | ||||||
|
全文 |
|
|||||
|
摘要 |
|
|||||