稀土改进锂电池锰酸锂性能

随着三元材料在动力电池领域逐渐上量，锰酸锂电池面临着巨大的挑战。近几年科学家不断研究出制备锰酸锂材料技术及对锰酸锂材料掺杂一些阳离子进行改性。那为什么用稀土元素进行改性锰酸锂材料受到业内人员高度关注呢？

掺杂改性是优化材料性能的有效方法之一。目前,研究过的掺杂元素有Ti，Ge，Fe，Zn，Al，Ga，Cr，Ni，Co，Li，Mg，Cu，Ca，B，P，Si，F，S等。但结果表明,大部分阳离子改善了材料的循环性能,却使得初始容量有所降低。陈猛等对阳离子掺杂进行了总结,并提出了选择掺杂离子的原则。掺杂F-后,锰的平均氧化价有所降低,掺杂S2-后,在循环过程中可保持材料结构的稳定性,克服尖晶石结构发生Jahn-Teller效应。

为了进一步探究LiMn2O4材料的改性掺杂,稀土元素因其特有的一些性质而得到人们的关注。稀土离子掺杂改性的机理是掺杂的稀土离子部分取代Mn3+,而进入到晶格中,减少Mn3+歧化溶解,并控制阳离子混排和抑制Jahn-Teller效应,强固结构。由于稀土离子的半径在0.08～0.11nm,大于锰离子,其掺入扩大了Li+在材料中的迁移隧道径，起到支撑三维孔道的作用,从而提高了材料的循环性能及其电化学性能。目前,在材料中掺杂过的稀土元素有La,Pr,Sm,Dy,Nd,Ce,Y,Eu,Yb,Gd等。

结构决定性质,在锰酸锂电池中引入稀土元素的目的是为了稳定结构,从而减少因其结构变化而导致容量衰减,提高循环性能。

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