通过兴奋剂提高工业级LiMn_0.6Fe_0.4PO₄阴极的高温耐用性

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 储能 储能 储能 储能 储能 储能

背景情况:

• 对可再生能源的日益增长的需求需要先进的离子电池 (LIB).
• Mn0.6Fe0.4PO4 (LMFP) 阴极显示出潜力,但受到Jahn-Teller效应和金属溶解的影响,限制了稳定性.
• 高温加剧结构退化,降低LIBs的循环性能.

研究的目的:

• 为了研究高价值 (Nb5+) 兴奋剂对LiMn0.6Fe0.4PO4 (LMFP) 阴极材料的影响.
• 为了提高LIBs的LMFP阴极的结构稳定性和高温性能.
• 开发一种可扩展的合成方法,用于Nb-doped LMFP阴极.

主要方法:

• 工业规模的合成 Nb-doped LMFP 阴极使用共降和喷雾干燥.
• 控制 (Nb) 的注入部位,其原子含量在0%至3%之间.
• 材料性能和电化学性能的表征,包括高温循环稳定性.

主要成果:

• 兴奋剂有效地减少了抗体缺陷,并抑制了Jahn-Teller效应和溶解.
• 在Nb-doped LMFP中,离子扩散动力学得到了加速.
• 优化的Li1-xMn0.6Fe0.4Nbx@C阴极使用2%的Nb,在60°C的150个循环中保持95.07%的容量,提供148.4 mAh g-1.

结论:

• 兴奋剂是一种有前途的策略,可以克服LMFP阴极的热降解.
• 与Nb合的LMFP阴极提供了增强的结构稳定性和在高温下卓越的循环性能.
• 这项研究为开发强大,寿命长的LIB阴极提供了可行的途径,用于要求高的储能应用.