1. Ozadje
Litij-kovinske baterije veljajo za idealne kandidate za naslednje-generacije baterij zaradi njihove visoke energijske gostote. Oksidni katodni materiali, bogati z-manganom-na osnovi litija, ponujajo izjemno visoko teoretično zmogljivost in energijsko gostoto, vendar več izzivov ovira njihovo komercialno uporabo. Ti vključujejo: ireverzibilno interkalacijo in deinterkalacijo litijevega iona med prvim ciklom, kar povzroči visoko ireverzibilno zmogljivost; neželene stranske reakcije in ireverzibilne strukturne spremembe, ki povzročijo upad zmogljivosti; omejena kinetika in prevodnost aktivnih materialov, kar ima za posledico slabo hitrost; in vztrajna zakasnitev napetosti med cikliranjem. Za reševanje teh težav so raziskovalci razvili metode, kot so dopiranje elementov, površinski premaz in strukturna modifikacija za izboljšanje elektrokemične učinkovitosti katodnih materialov, bogatih z litijem-manganom-. Ta članek raziskuje nov katodni material-na osnovi mangana-, bogat z litijem, LRMZF, ki uporablja kationsko- in anionsko-ko-strategijo dopinga za izboljšanje svoje učinkovitosti.
2. Eksperimentalne podrobnosti
Ta članek je za pripravo katodnega materiala LRMZF uporabil metodo sol{0}}gela:
1. Priprava raztopine prekurzorja: Litijev nitrat (LiNO3), nikljev nitrat (Ni(NO3)2·6H2O), kobaltov nitrat (Co(NO3)2·6H2O), manganov nitrat (Mn(NO3)2·4H2O) in cirkonijev nitrat (Zr(NO3)4·5H2O) smo raztopili v deionizirani vodi v določenem razmerju da nastane raztopina kovinskega nitrata. Raztopino vodikovega fluorida (HF) smo počasi po kapljicah dodajali raztopini kovinskega nitrata, medtem ko smo kontrolirali pH, da je nastal sol. Sol je bil toplotno -obdelan pri visoki temperaturi, da je nastal gel.
2. Kalcinacija materiala: Gel je bil kalciniran pri visoki temperaturi v peči z žarkom, da smo dobili katodni material LRMZF.
3. Pranje in sušenje materiala: Žgani material smo sprali z deionizirano vodo in etanolom, da smo odstranili nečistoče. Opran material smo posušili v sušilnici, da smo dobili končni katodni material LRMZF.