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武汉大学学报(理学版)2024年第05期:富锂锰基正极材料的硫掺杂协同Cu_9S_5包覆改性

来源:期刊VIP网 时间:


作者:聂祥坤;乔营;孙威;田雪文;孙红梅;慈立杰;

单位:山东体育学院体育科学研究院;山东大学材料科学与工程学院;

摘要:采用溶胶凝胶法制备富锂锰基正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54)Co_(0.13)Ni_(0.13)O_2(LMO),并以硫代乙酰胺和硝酸铜作为硫源和铜源,通过溶剂热法结合高温煅烧工艺对LMO进行S~(2-)掺杂和Cu_9S_5包覆,实现了LMO的表面改性。结果表明,用电负性较弱和离子半径较大的S~(2-)代替O~(2-),能够诱导LMO结构产生氧空穴,并调节结构中过渡金属元素的电子云排布;用电子电导率较高的Cu_9S_5包覆,能够有效缓解S~(2-)掺杂的问题,并抑制界面副反应。改性后,质量分数1%Cu_9S_5包覆协同S~(2-)掺杂的富锂锰基正极材料(1%CS@LMOS)具有最高的首圈放电比容量(290.6 m Ah/g)和首圈库仑效率(84.07%)、优异的倍率性能(5 C,151 m Ah/g)和循环稳定性(1 C,100圈,容量保持率92.76%)。此外,在充放电过程中,1%CS@LMOS材料的锂离子表观扩散速率均显著高于未改性材料。此改性方法有效提升了富锂锰基正极材料的电化学性能。

关键词:锂离子电池;;锰基正极材料;;电化学性能;;包覆;;掺杂;;改性

基金资助:山东省自然科学基金青年项目(ZR2022QE179)