1. Tausta
Litiummetalliakkuja pidetään ihanteellisena ehdokkaana seuraavan-sukupolven akkuihin niiden suuren energiatiheyden vuoksi. Litium-rikas mangaani-pohjaiset oksidikatodimateriaalit tarjoavat poikkeuksellisen korkean teoreettisen kapasiteetin ja energiatiheyden, mutta monet haasteet estävät niiden kaupallisen käytön. Näitä ovat: irreversiibeli litiumionien interkalaatio ja deinterkalaatio ensimmäisen jakson aikana, mikä johtaa suureen palautumattomaan kapasiteettiin; ei-toivotut sivureaktiot ja peruuttamattomat rakenteelliset muutokset, jotka johtavat kapasiteetin heikkenemiseen; aktiivisten materiaalien rajoitettu kinetiikka ja johtavuus, mikä johtaa huonoon nopeuden suorituskykyyn; ja jatkuva jänniteviive pyöräilyn aikana. Näiden ongelmien ratkaisemiseksi tutkijat ovat kehittäneet menetelmiä, kuten elementtien seostus, pintapinnoitus ja rakenteelliset modifikaatiot parantaakseen litium-rikkaiden mangaani--pohjaisten katodimateriaalien sähkökemiallista suorituskykyä. Tässä artikkelissa tutkitaan uutta litium-rikas mangaani{10}}pohjaista katodimateriaalia, LRMZF, joka käyttää kationin- ja anionin-yhte{13}}dopingstrategiaa parantaakseen suorituskykyään.
2. Kokeelliset tiedot
Tässä paperissa käytettiin sol{0}}geelimenetelmää LRMZF-katodimateriaalin valmistukseen:
1. Esiasteliuoksen valmistus: Litiumnitraattia (LiNO3), nikkelinitraattia (Ni(NO3)2·6H2O), kobolttinitraattia (Co(NO3)2·6H2O), mangaaninitraattia (Mn(NO3)2·4H2O) ja zirkoniumnitraattia (NO2O) 4 Zirkoniumnitraattia (NO2O) 4 liuotettiin. vettä tietyssä suhteessa metallinitraattiliuoksen muodostamiseksi. Fluorivetyliuosta (HF) lisättiin hitaasti tipoittain metallinitraattiliuokseen samalla kun säädettiin pH:ta soolin muodostamiseksi. Sooli lämpökäsiteltiin{20}}korkeassa lämpötilassa geelin muodostamiseksi.
2. Materiaalin kalsinointi: Geeli kalsinoitiin korkeassa lämpötilassa muhveliuunissa LRMZF-katodimateriaalin saamiseksi.
3. Materiaalin pesu ja kuivaus: Kalsinoitu materiaali pestiin deionisoidulla vedellä ja etanolilla epäpuhtauksien poistamiseksi. Pesty materiaali kuivattiin kuivausuunissa lopullisen LRMZF-katodimateriaalin saamiseksi.