鈷酸鋰正極材料的稀土摻雜研究進展

鈷酸鋰，化學式為LiCoO₂，是一種無機化合物，由於具有輸出電壓高、壽命長、自放電小、安全性好等特點，而成為世界各國電源材料研究開發的重點。但因為其結構的衰退會使一半的鋰離子脫出，導致容量大幅下降。接下來，我們一起來瞭解一下鈷酸鋰正極材料的稀土摻雜研究進展。

稀土摻雜可以增加LiCoO₂的晶胞體積、促進LiCoO₂結晶、改善鋰離子的擴散條件，提高其放電容量的迴圈性能。

鄧斌等採用高溫固相法製備了摻雜稀土元素的鋰離子電池正極材料LiCo1-xRexO2。研究結構表明：摻雜稀土離子後材料的節後的結構不變、結晶度高、顆粒細小，但隨著摻雜量的增加，材料的初始容量降低。電化學寫實結構顯示，摻雜1%Re的正極材料初始放電比容量154mAh/g，充放電10次後，放電比容量為138mAh/g，具有最佳的電化學性能。說明摻入稀土元素可以提高正極材料的放電比容量及其迴圈性能。這是由於Re的摻雜改善了離子的擴散條件，提高了其拖欠能力。

廖春發等探索了合成方法及摻雜量對LiCo1-xRexO2的綜合性能影響。研究發現，採用共沉澱法製備的正極材料具有良好的層狀結構且結晶度更完好，優於膠凝膠法；對摻雜不同稀土元素進行對比分析，LiCo0.95Re0.05O2具有最佳的電化學性能，0.2C充放電迴圈，首次放電比容量為147.4mAh/g，20次迴圈後為136.1mAh/g，提高了材料的使用壽命。其原因是Lu3+的摻雜使顆粒尺寸均勻、團聚小，從而使鋰離子更容易脫出和嵌入。

Paromita Ghosh等採用檸檬酸輔助燃燒法製備了LiCo1-xLaxO2。研究表明，摻雜La3+後，材料具有良好的層狀結構，隨著摻雜量的增加，晶胞體積也逐漸增大；當摻雜量大於0.01時，有雜相LiLaxO3、La2Li0.5Co0.5O4出現。適量的摻雜能提高正極材料的倍率性能和迴圈性能能，其原因的是La2Li0.5Co0.5O4存在將電子導電率題號了兩個數量級，晶胞體積大，改善了鋰離子的擴散能力；同時，La3+的摻雜，使正極材料的結構更加穩定，這提高點擊反應過程的可逆性能。

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