化学学报 ›› 2025, Vol. 83 ›› Issue (8): 868-877.DOI: 10.6023/A25040107 上一篇 下一篇
研究论文
韦正兵a, 鲍梦凡a, 徐世彪a, 程怡a, 陈诗洁a, 林娜a,*(
), 冒爱琴a,b,*(
)
投稿日期:2025-04-03
发布日期:2025-06-26
通讯作者:
林娜, 冒爱琴
基金资助:
Zhengbing Weia, Mengfan Baoa, Shibiao Xua, Yi Chenga, Shijie Chena, Na Lina,*(
), Aiqin Maoa,b,*(
)
Received:2025-04-03
Published:2025-06-26
Contact:
Na Lin, Aiqin Mao
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高熵氧化物因其灵活的组分设计和多组元之间的协同效应, 被认为是锂离子电池最具有潜力的负极材料之一. 然而其较低的本征电子/离子电导率严重限制其在锂离子电池存储中的动力学行为, 高熵氧化物负极材料存在倍率性能低、循环稳定性差的现状. 本研究以岩盐型(Co0.2Cu0.2Mg0.2Ni0.2Zn0.2)O为研究基础, 采用溶液燃烧法, 通过高电负性阴离子F-掺杂策略, 调控晶格畸变和氧空位等本征缺陷, 成功制备了具有单一岩盐结构的F-掺杂(Co0.2Cu0.2Mg0.2- Ni0.2Zn0.2)O1-xFx (x=0, 0.05, 0.1)高熵氧化物锂离子电池负极材料. 测试结果表明: (Co0.2Cu0.2Mg0.2Ni0.2Zn0.2)O0.95F0.05负极材料展示了卓越的倍率性能和优异的循环稳定性, 200 mA•g-1下循环150圈后比容量高达389.5 mAh•g-1; 电流密度至1000 mA•g-1循环150圈后比容量仍高达233.4 mAh•g-1, 较未掺杂的样品提升56%, 且容量保持率依然高达93.1%. 其优异的电化学性能归因于: 适量的F-掺杂提升了电极材料的比表面积和表面Cu+含量, 导致晶格畸变降低和氧空位增加, 优化的质构、适度的晶格畸变和氧空位, 不仅提供了更多的电化学反应活性位点和传输通道, 而且还强化了表面赝电容特性, 极大促进了电子和离子的传输动力学.
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.
Zhengbing Wei, Mengfan Bao, Shibiao Xu, Yi Cheng, Shijie Chen, Na Lin, Aiqin Mao. Fluorine Doping-Induced Intrinsic Defect Modulation in Rock-Salt-Type High-Entropy Oxide for Lithium Storage Performance Optimization[J]. Acta Chimica Sinica, 2025, 83(8): 868-877.
| Sample | a/nm | b/nm | c/nm | V/nm3 | Rwp | Rp |
|---|---|---|---|---|---|---|
| HEO | 0.42389 | 0.42389 | 0.42389 | 0.07617 | 5.35% | 3.92% |
| HEO-F0.05 | 0.42369 | 0.42369 | 0.42369 | 0.07606 | 3.49% | 2.46% |
| HEO-F0.1 | 0.42351 | 0.42351 | 0.42351 | 0.07596 | 3.67% | 2.62% |
| Sample | a/nm | b/nm | c/nm | V/nm3 | Rwp | Rp |
|---|---|---|---|---|---|---|
| HEO | 0.42389 | 0.42389 | 0.42389 | 0.07617 | 5.35% | 3.92% |
| HEO-F0.05 | 0.42369 | 0.42369 | 0.42369 | 0.07606 | 3.49% | 2.46% |
| HEO-F0.1 | 0.42351 | 0.42351 | 0.42351 | 0.07596 | 3.67% | 2.62% |
| Sample | SBET/(m2•g-1) | VBJH/(cm3•g-1) | Daver./nm | Dmost/nm |
|---|---|---|---|---|
| HEO | 7.564 | 0.022 | 11.474 | 3.278 |
| HEO-F0.05 | 18.810 | 0.016 | 3.399 | 3.092 |
| HEO-F0.1 | 9.200 | 0.018 | 11.740 | 3.290 |
| Sample | SBET/(m2•g-1) | VBJH/(cm3•g-1) | Daver./nm | Dmost/nm |
|---|---|---|---|---|
| HEO | 7.564 | 0.022 | 11.474 | 3.278 |
| HEO-F0.05 | 18.810 | 0.016 | 3.399 | 3.092 |
| HEO-F0.1 | 9.200 | 0.018 | 11.740 | 3.290 |
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(邵霞, 贾洋刚, 程婕, 方道来, 冒爱琴, 檀杰, 过程工程学报, 2023, 23, 771.)
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(鲍梦凡, 陈诗洁, 邵霞, 邓慧娟, 冒爱琴, 檀杰, 化学学报, 2024, 82, 303.)
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(陈诗洁, 鲍梦凡, 林娜, 杨海琴, 冒爱琴, 材料研究学报, 2024, 38, 508.)
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| [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. |
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