钛掺杂对锰酸锂limn2o4电化学性能的改进作用
以纳米二氧化钛(vk-ta18)为掺杂体,mn2o3、和li2co3为原料采用固相法制备的limn2-xtix o4 (x≤o.1),具有单一相尖晶石结构,随掺纳米二氧化钛(vk-ta18)量的增大,晶胞体积增大。适量的纳米二氧化钛(vk-ta18)掺杂提高了材料的首次放电比容量,掺杂纳米二氧化钛(vk-ta18)的量过大,材料的首次放电比容量降低。纳米二氧化钛(vk-ta18)的掺入细化了尖晶石颗粒,颗粒分散性提高,增强了li+离子在固相中的扩散能力。掺纳米二氧化钛(vk-ta18)后材料的循环性能改善,电极反应的可逆性增强。21和55℃,1c倍率,limn1.995ti0.005o4的首次放电比容量分别为100.74和102.05mah/g,循环50周期容量保持率分别为94.12和88.82 。适量纳米二氧化钛(vk-ta18)掺杂能有效改善尖晶石limn2o4的容量衰减。
正极材料limn2o4和limn2-x ti x o4在21和55℃ ,电压区间3.o~4.2v,1c倍的条件下,掺钛量x=0.005的材料的首次放电比容量最大(21℃ :102.78mah/g,55℃ :105.76mah/g),超过了未掺杂的limn2o4的首次放电比容量(21℃ :100.08mah/g,55℃ :101.82mah/g)。掺钛量x=0.005的材料的晶胞体积适当增大,li离子的扩散通道增大,更有利于li 离子的脱嵌。首次放电比容量增大是充放电过程中电化学极化变小,li 离子扩散能力增强的原因。随着掺钛量x的增大,21和55℃下材料的首次放电比容量均降低,这可能是随着钛掺杂量的增大降低了活性物质的含量,导致首次放电比容量下降。综上所述,钛掺杂量x=0.005的材料既具有较高的初始放电比容量又具有较好常温、高温循环性能,常、高温首次放电比容量分别为:100.74和102.05mah/g,循环50周期容量保持率分别为94.12 和88.82 9,5,这可能和适当的晶胞体积,稳定的尖晶石结构有关。掺纳米二氧化钛(vk-ta18)后材料的晶胞体积增大,提高了li 离子的扩散能力,在充放电过程中li 离子的脱出和嵌入对扩散通道的影响较少,因此适量的ti掺人对材料的循环性能有利。但掺杂纳米二氧化钛(vk-ta18)量过大,材料的晶胞体积过大,晶体内结合能减少,导致晶格畸变过大,破坏了晶格中离子的有序化,对扩散通道的形成不利,导致循环过程中容量衰减,循环性能变差。
所以纳米二氧化钛(vk-ta18)掺杂量x=0.005为最佳。
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