化学学报 ›› 2025, Vol. 83 ›› Issue (8): 844-852.DOI: 10.6023/A25030072 上一篇 下一篇
研究论文
陆继承a, 苟蕾a, 刘小九a, 樊小勇a, 李东林a,b,*(
)
投稿日期:2025-03-12
发布日期:2025-06-18
通讯作者:
李东林
基金资助:
Jicheng Lua, Lei Goua, Xiaojiu Liua, Xiaoyong Fana, Donglin Lia,b,*(
)
Received:2025-03-12
Published:2025-06-18
Contact:
Donglin Li
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具有正交结构的层状LiMnO2 (LMO)是一种资源充足和廉价的锂离子电池锰基正极材料, 但存在着充放电循环稳定性差等难题. 针对层状LMO正极材料在充放电过程中循环稳定性很差的问题, 本工作采用湿化学法用钇稳定的二氧化锆(Zr0.92Y0.08O2, 或YSZ)铁弹材料对 LMO粉体进行包覆改性, 以提高其充放电循环性能. X射线衍射(XRD)与透射电子显微镜(TEM)分析显示, YSZ为四方结构, 其尺寸分布在3~15 nm, 以薄层或颗粒包覆在LMO颗粒上, 形成了LMO@YSZ复合材料. 在200 mA•g−1电流密度下循环300次, LMO@YSZ复合材料容量保持率为59%, 与纯LiMnO2的36%相比, 明显抑制了其充放电比容量的衰减. 扫描电子显微镜(SEM)分析显示, LMO@YSZ复合材料电极片中的裂纹数量和开裂程度得到明显抑制. 而高分辨电子显微镜显示, 纳米尺寸YSZ存在着四方相的90°铁弹畴. 从实验结果得到推论, LMO@YSZ复合材料充放电循环性能的提高归因于裂纹减少或抑制, 这源于充放电过程中LiMnO2正极材料与Zr0.92Y0.08O2铁弹材料发生电化学-铁弹效应, YSZ的铁弹相变耗散了正极活性材料中的应力能, 有效抑制电极中的裂纹产生, 进而提高了LiMnO2电极的充放电循环性能.
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.
Jicheng Lu, Lei Gou, Xiaojiu Liu, Xiaoyong Fan, Donglin Li. Effect of Ferroelastic Zr0.92Y0.08O2 on the Charge-Discharge Cycling Performances of the Layered LiMnO2 Cathode Materials[J]. Acta Chimica Sinica, 2025, 83(8): 844-852.
| 电极名称 | 初始充电比容量/ (mAh•g−1) | 初始放电比容量/ (mAh•g−1) | 库伦效率 |
|---|---|---|---|
| LMO | 350.60 | 138.17 | 39.40% |
| LMO@1YSZ | 323.28 | 157.60 | 48.75% |
| LMO@3YSZ | 321.62 | 113.13 | 35.17% |
| 电极名称 | 初始充电比容量/ (mAh•g−1) | 初始放电比容量/ (mAh•g−1) | 库伦效率 |
|---|---|---|---|
| LMO | 350.60 | 138.17 | 39.40% |
| LMO@1YSZ | 323.28 | 157.60 | 48.75% |
| LMO@3YSZ | 321.62 | 113.13 | 35.17% |
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doi: 10.7503/cjcu20240259 |
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