去顶角八面体LiFe0.12Mn1.88O4正极材料制备及电化学性能

作者：杨梅; 陈奕妃; 刘红雷; 向明武; 郭昱娇^*; 刘晓芳; 郭俊明^*

来源：硅酸盐学报, 2022, 50(07): 1865-1874.

DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.20211077

• 尖晶石型锰酸锂
• 铁元素掺杂
• 去顶角八面体
• Jahn–Teller效应
• 锰溶解
• 固相燃烧法
• 正极材料

尖晶石型Li Mn2O4正极材料由于Jahn–Teller效应和Mn溶解，在充放电过程中容量衰减严重，循环稳定性差。联合元素掺杂和单晶形貌调控策略，采用固相燃烧法制备了具有{111}、{100}和{110}晶面的去顶角八面体单晶LiFe0.12Mn1.88O4正极材料。研究结果表明，Fe掺杂没有改变尖晶石型Li Mn2O4的晶体结构，有效抑制了Jahn–Teller效应，促进了材料的结晶性及{400}和{440}衍射峰晶面的择优生长，表现出良好的倍率性能和容量保持率。在25℃，1 C和5 C倍率下LiFe0.12Mn1.88O4的首次放电比容量分别为105.2 mA·h/g和92.4 mA·h/g,1 000次循环后容量保持率分别为71.1%和75.2%；在高倍率10 C下，经1 000次循环后，其容量保持率可达到88.4%。在55℃和1 C条件下，首次放电比容量为108.6 mA·h/g，经150次循环后，容量保持率为79.1%。通过循环伏安和电化学阻抗分析，Fe掺杂材料具有较好的循环可逆性和较大的Li+扩散系数。Fe掺杂去顶角八面体Li Mn2O4材料既抑制了Jahn–Teller效应，又减缓了Mn的溶解，稳定晶体结构，同时增加Li+迁移通道，提高电化学倍率性能及长循环寿命。

• 单位
  云南民族大学