摻雜稀土的鋰電池正極材料層狀LiMnO2研究進展

層狀LiMnO2具有比容量高、價格低、污染小等優點，符合鋰電池正極材料的高性能、低成本和環境友好的發展趨勢。然而，在充放電過程中材料的不可逆容量大，主要是因為在充放電過程中，會部分轉化為，使得層狀LiMnO2在迴圈過程中晶胞反復收縮與膨脹，從而單斜LiMnO2向尖晶石相結構轉變而引起容量衰減。為此，諸多研究者使用稀土元素對層狀LiMnO2材料進行改性，那現今的研究進展到怎樣的程度呢？

稀土離子半徑比較大，能與LiMnO2形成良好的固溶體，這有利於鋰離子的脫嵌，從而提高材料的比容量和迴圈穩定性。

趙桂網等採用溶膠凝膠法合成了摻雜不同La3+比例的LiMn1-xLaxO2，研究表明，不同摻雜量所得的材料為斜方晶系層狀結構，純度較高，力度分佈較均勻。摻雜4%La3+的層狀錳酸鋰迴圈穩定性較優越，首次放電比容量達到102mAh/g，經過20次迴圈後容量基本穩定，其優異的迴圈性能是由於La3+摻雜增強了LiMnO2的結構穩定性。迴圈伏安測定試樣證明了這一點，20次迴圈後，LiMnO2的氧化峰消失，而摻雜式樣有明顯的氧化還原峰，說明摻雜試樣結構更穩定。

栗智等採用水熱法合成了用於鋰電池正極材料LiMn1-xRexO2。研究發現，摻雜Re3+後，正極材料保持了良好的層狀結構，結晶度好，未改變材料的形貌。不同摻雜量對材料性能影響不同，其中LiMn0.979Re0.021O2電化學性能最佳，研究者認為，在層狀LiMnO2中摻雜部分Re3+後，可以起到減低材料中MnO6八面體的扭曲應力，減小材料的結構畸變，從而增強材料的電化學迴圈可逆性，改善了材料的電化學性能。

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