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锂电池材料硅酸铁锂的离子掺杂改性介绍

2022.9.09

  碳包覆可提高电子的导电率,但不能改变材料的本征Li+扩散速率。有针对地选择一些金属离子取代晶格中的Li+或Fe2+,可改变材料的能带结构,使电导率得到提高。

  考察了Mn 掺杂量对Li2FeSiO4性能的影响,认为Li2Fe0. 8Mn0.2 SiO4的电化学性能最好,以C/32倍率1.5~4.8V下首次放电比容量为158. 1 mAh /g。在Li2FeSiO4中掺杂钒(V),得到的Li2Fe0.9 V0.1SiO4 /C样品以C/16 在1.5~4.8V循环,首次放电比容量可达159mAh/g;光电子能谱实验结果证明,V可同时占据Fe位和Si位,占据Fe位为+3价,占据Si位为+5价。

  合成了缺锂的Li1. 95 FeSiO4 /C 样品,发现比Li2FeSiO4 /C 具有更好倍率性能,以5C在1. 5~4.8V 放电,比容量为93 mAh/g,而Li2FeSiO4 /C 只有84 mAh /g,是锂空位改变材料的电化学性能。利用第一性原理计算预测Li2FeSiO4掺杂N 或F 后的电化学性能,认为掺杂N 或F 都可降低Fe3+ /Fe4+ 电对的Li + 脱出电压,但N3-的掺杂会提高Li2FeSiO4的比容量,而F-会恶化样品的电化学性能。

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