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S-M(M=Cu,Co,Ti)复合掺杂层状LiMnO2的合成及其电化学性能
  • ISSN号:0567-7351
  • 期刊名称:《化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TM912[电气工程—电力电子与电力传动] TG139.7[金属学及工艺—合金;一般工业技术—材料科学与工程;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]新疆师范大学生命科学与化学学院,乌鲁木齐830054, [2]南开大学化学学院新能源材料化学研究所,天津300071
  • 相关基金:国家自然科学基金(No.20773070)和新疆师范大学博士基金(N0.XJNUBS0807)资助项目.
中文摘要:

用水热法合成了锂离子电池正极材料正交结构LiMnO2材料,并对其进行S2-、大尺寸阳离子(Cu2+,Co3+,Ti4+)以及硫-金属离子复合掺杂改性.用x射线衍射(XRD)、X光电子能谱分析(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、恒电流充放电、交流阻抗谱(EIS)等测试技术进行表征.实验结果表明:当掺入离子的含量较低时,得到的产物能保持完整的正交结构,并表现出较好的电化学性能.S2-和非Jahn-Teller效应大尺寸阳离子的掺入使材料的循环稳定性能大幅度提高,而这种提高是源于这些离子对LiMn02结构的稳定作用.电极材料Li1.02Mno-988Ti0.01201.989S0.011显示了最优的电化学性能,在50mA·g-1放电速率下,其初始放电容量为142.6mAh·g-1,60次循环后放电容量为213.4mAh·g-1.硫-金属阳离子复合掺杂,综合了大尺寸阳离子可以提高材料中Li+的扩散能力和S2-掺杂抑制Jahn.Teller畸变两方面优势。使层状结构LiMnO2正极材料既保持了较高的容量又获得良好的循环性能.

英文摘要:

Orthorhombic structure LiMnO2 compounds used as cathode materials for lithium-ion batteries were synthesized by a hydrothermal method, and modified by doping with sulphur ion (S2-), large-sized cation (Cu2+, Co3+, Ti4+) and co-doping with S-M (M=Cu, Co, Ti). The structure and electrochemical performances of the as-prepared materials were studied by X-ray powder diffraction (XRD), X-ray photoelectron microscopy (XPS), transmission electron microscopy (TEM), chronoamperometry and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The synthesized materials exhibit a standard orthorhombic structure and good electrochemical performance after the doping with a spot of above-mentioned ions. The beneficial effect of these cations on improving cyclability was demonstrated, due to that the stability of LiMnO2 ortho- rhombic structure is enhanced by the doping with these non-Jahn-Teller ions. The electrode of Li1.02Mn0.988Ti0.012O1.989S0.011 shows excellent electrochemical properties with the first discharge capacity of 142.6 mAhog-1 and retaining 213.4 mAh·g-1 after 60 cycles at a current rate 50 mA·g-1. The electrochemical results reveal that the co-doping of S-M (M=Cu, Co, Ti) combines the advantages of the improvement of Li+diffusion by cation doping, with the suppression of Jahn-Teller distortion by S2- doping. In the meantime, the co-doped materials also achieve higher capacity and better cyclic performance than the pristine LiMnO2.

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期刊信息
  • 《化学学报》
  • 北大核心期刊(2014版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国化学会 中国科学院上海有机化学研究所
  • 主编:周其林
  • 地址:上海市零陵路345号
  • 邮编:200032
  • 邮箱:hxxb@sioc.ac.cn
  • 电话:021-54925085
  • 国际标准刊号:ISSN:0567-7351
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1320/O6
  • 邮发代号:4-209
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,第二届国家期刊奖提名奖,中国期刊方阵“双高期刊”
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:28694