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缺陷工程被證明是通過改善結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和離子擴(kuò)散來增強(qiáng)鋰離子電池電化學(xué)性能的重要因素。然而，傳統(tǒng)的合成方法流程長且復(fù)雜，因此難以有效且輕松地將缺陷引入電極材料中。

在此，天津大學(xué)陳亞楠，山東科技大學(xué)劉瑞等人報(bào)道了一種具有超快加熱和冷卻過程的高溫沖擊技術(shù)（HTS），可以在幾秒鐘內(nèi)將孿晶界（TB）快速引入純相尖晶石LiMn₂O₄中。各種異位技術(shù)揭示了超快合成過程中LiMn₂O₄ 的結(jié)晶機(jī)制。具有 TB 的 LiMn₂O₄表現(xiàn)出比傳統(tǒng)方法更高的倍率性能。

此外，外來元素可以在幾秒鐘內(nèi)均勻地融入LiMn₂O₄中，從而產(chǎn)生優(yōu)異的循環(huán)性能。例如，2% Ni 摻雜的LiMn₂O₄的初始容量為 121 mAh g^?1，在 1 C 下循環(huán) 500 次后容量保持率為 86.5%。

圖1. 結(jié)構(gòu)表征

總之，該工作通過高溫超導(dǎo)技術(shù)合成了具有TBs的尖晶石型LiMn₂O₄作為LIBs正極材料。與通過傳統(tǒng)的無TB固態(tài)方法獲得的產(chǎn)品相比，該產(chǎn)品表現(xiàn)出更高的可逆容量和更好的倍率性能。本文揭示了高溫超導(dǎo)過程中各向異性相的形成過程，研究了LiMn₂O₄中TBs 形成的原因。

此外，通過高溫超導(dǎo)將Ni作為摻雜元素引入LiMn₂O₄中，通過抑制Mn²⁺的溶解和Mn³⁺的Jahn-Teller效應(yīng)來改善電化學(xué)性能，進(jìn)一步減少LiMn₂O₄顆粒在循環(huán)過程中的裂紋。因此，該項(xiàng)工作為合成具有有益缺陷的電極材料提供了新思路。

圖2. 電池性能

Ultrafast Non-Equilibrium Phase Transition Induced Twin Boundaries of Spinel Lithium Manganate, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202302484

原創(chuàng)文章，作者：wdl，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2024/01/22/dafc88e4bb/

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?天大陳亞楠/山科大劉瑞AEM：超快非平衡相變誘導(dǎo)尖晶石錳酸鋰雙晶界

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