1. Предистория
Литиево-металните батерии се смятат за идеален кандидат за батерии от следващо-поколение поради тяхната висока енергийна плътност. Богатите на литий-манган-базирани оксидни катодни материали предлагат изключително висок теоретичен капацитет и енергийна плътност, но няколко предизвикателства възпрепятстват търговското им приложение. Те включват: необратима интеркалация и деинтеркалация на литиеви йони по време на първия цикъл, което води до висок необратим капацитет; нежелани странични реакции и необратими структурни промени, водещи до намаляване на капацитета; ограничена кинетика и проводимост на активните материали, което води до лоша скорост; и постоянно забавяне на напрежението по време на цикъл. За да се справят с тези проблеми, изследователите са разработили методи като допиране на елементи, повърхностно покритие и структурна модификация за подобряване на електрохимичните характеристики на богатите на литий-манган-катодни материали. Тази статия изследва нов катоден материал, богат на-манган-литий, LRMZF, който използва стратегия за допинг на- и анион-ко-за подобряване на работата си.
2. Експериментални подробности
Тази статия използва сол-гел метод за приготвяне на LRMZF катодния материал:
1. Приготвяне на прекурсорен разтвор: Литиев нитрат (LiNO3), никелов нитрат (Ni(NO3)2·6H2O), кобалтов нитрат (Co(NO3)2·6H2O), манганов нитрат (Mn(NO3)2·4H2O) и циркониев нитрат (Zr(NO3)4·5H2O) се разтварят в дейонизирана вода в определено съотношение за образуване на разтвор на метален нитрат. Разтворът на флуороводород (HF) се добавя бавно на капки към разтвора на метален нитрат, докато се контролира рН, за да се образува зол. Солът беше топлинно -обработен при висока температура, за да се образува гел.
2. Калциниране на материала: Гелът се калцинира при висока температура в муфелна пещ, за да се получи LRMZF катодният материал.
3. Измиване и сушене на материала: Калцинираният материал се промива с дейонизирана вода и етанол за отстраняване на примесите. Измитият материал се суши в сушилня, за да се получи крайният LRMZF катоден материал.