钴酸锂正极材料的稀土掺杂研究进展

钴酸锂，化学式为LiCoO₂，是一种无机化合物，由于具有输出电压高、寿命长、自放电小、安全性好等特点，而成为世界各国电源材料研究开发的重点。但因为其结构的衰退会使一半的锂离子脱出，导致容量大幅下降。接下来，我们一起来了解一下钴酸锂正极材料的稀土掺杂研究进展。

稀土掺杂可以增加LiCoO₂的晶胞体积、促进LiCoO₂结晶、改善锂离子的扩散条件，提高其放电容量的循环性能。

邓斌等采用高温固相法制备了掺杂稀土元素的锂离子电池正极材料LiCo1-xRexO2。研究结构表明：掺杂稀土离子后材料的节后的结构不变、结晶度高、颗粒细小，但随着掺杂量的增加，材料的初始容量降低。电化学写实结构显示，掺杂1%Re的正极材料初始放电比容量154mAh/g，充放电10次后，放电比容量为138mAh/g，具有最佳的电化学性能。说明掺入稀土元素可以提高正极材料的放电比容量及其循环性能。这是由于Re的掺杂改善了离子的扩散条件，提高了其拖欠能力。

廖春发等探索了合成方法及掺杂量对LiCo1-xRexO2的综合性能影响。研究发现，采用共沉淀法制备的正极材料具有良好的层状结构且结晶度更完好，优于胶凝胶法；对掺杂不同稀土元素进行对比分析，LiCo0.95Re0.05O2具有最佳的电化学性能，0.2C充放电循环，首次放电比容量为147.4mAh/g，20次循环后为136.1mAh/g，提高了材料的使用寿命。其原因是Lu3+的掺杂使颗粒尺寸均匀、团聚小，从而使锂离子更容易脱出和嵌入。

Paromita Ghosh等采用柠檬酸辅助燃烧法制备了LiCo1-xLaxO2。研究表明，掺杂La3+后，材料具有良好的层状结构，随着掺杂量的增加，晶胞体积也逐渐增大；当掺杂量大于0.01时，有杂相LiLaxO3、La2Li0.5Co0.5O4出现。适量的掺杂能提高正极材料的倍率性能和循环性能能，其原因的是La2Li0.5Co0.5O4存在将电子导电率题号了两个数量级，晶胞体积大，改善了锂离子的扩散能力；同时，La3+的掺杂，使正极材料的结构更加稳定，这提高点击反应过程的可逆性能。

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