1. Ιστορικό
Οι μπαταρίες μετάλλου λιθίου θεωρούνται ιδανικός υποψήφιος για μπαταρίες επόμενης-γενιάς λόγω της υψηλής ενεργειακής τους πυκνότητας. Τα υλικά καθόδου οξειδίων με βάση το λίθιο-με βάση το μαγγάνιο- προσφέρουν εξαιρετικά υψηλή θεωρητική χωρητικότητα και ενεργειακή πυκνότητα, αλλά αρκετές προκλήσεις εμποδίζουν την εμπορική τους εφαρμογή. Αυτά περιλαμβάνουν: μη αναστρέψιμη παρεμβολή ιόντων λιθίου και αποσυμπίεση κατά τον πρώτο κύκλο, με αποτέλεσμα υψηλή μη αναστρέψιμη χωρητικότητα. Ανεπιθύμητες παρενέργειες και μη αναστρέψιμες δομικές αλλαγές, με αποτέλεσμα την αποσύνθεση της χωρητικότητας. περιορισμένη κινητική και αγωγιμότητα των ενεργών υλικών, με αποτέλεσμα την κακή απόδοση του ρυθμού. και επίμονη καθυστέρηση τάσης κατά τη διάρκεια της ποδηλασίας. Για την αντιμετώπιση αυτών των ζητημάτων, οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μεθόδους όπως ντόπινγκ στοιχείων, επιφανειακή επίστρωση και δομική τροποποίηση για τη βελτίωση της ηλεκτροχημικής απόδοσης των καθοδικών υλικών με βάση το λίθιο-πλούσιους σε μαγγάνιο-. Αυτή η εργασία διερευνά ένα νέο καθοδικό υλικό με βάση το λίθιο-πλούσιο σε μαγγάνιο-, το LRMZF, το οποίο χρησιμοποιεί στρατηγική ντόπινγκ κατιόντων- και ανιόντων-συν-για τη βελτίωση της απόδοσής του.
2. Πειραματικές λεπτομέρειες
Αυτό το χαρτί χρησιμοποίησε μια μέθοδο sol-gel για την παρασκευή του υλικού καθόδου LRMZF:
1. Παρασκευή διαλύματος πρόδρομου: Νιτρικό λίθιο (LiNO3), νιτρικό νικέλιο (Ni(NO3)2·6H2O), νιτρικό κοβάλτιο (Co(NO3)2·6H2O), νιτρικό μαγγάνιο (Mn(NO3)2·4H2O) και νιτρικό ζιρκόνιο (Zr(HNO2O3) εξειδικεύτηκε σε ιόντα 4·5HNO2O3) αναλογία προς σχηματισμό διαλύματος νιτρικού μετάλλου. Διάλυμα υδροφθορίου (HF) προστέθηκε αργά στάγδην στο διάλυμα νιτρικού μετάλλου ενώ ελεγχόταν το pH για να σχηματιστεί ένα κολλοειδές διάλυμα. Το κολλοειδές διάλυμα υποβλήθηκε σε θερμική επεξεργασία-σε υψηλή θερμοκρασία για να σχηματιστεί ένα πήκτωμα.
2. Πύρωση υλικού: Το πήκτωμα πυρώθηκε σε υψηλή θερμοκρασία σε κλίβανο σιγαστήρα για να ληφθεί το υλικό καθόδου LRMZF.
3. Πλύσιμο και στέγνωμα υλικού: Το πυρωμένο υλικό πλύθηκε με απιονισμένο νερό και αιθανόλη για να απομακρυνθούν οι ακαθαρσίες. Το πλυμένο υλικό ξηράνθηκε σε φούρνο ξήρανσης για να ληφθεί το τελικό υλικό καθόδου LRMZF.