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Superior electrochemical properties of Zirconium and Fluorine co‐doped Li1.20[Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2 as cathode material for lithium ion batteries

材料科学 X射线光电子能谱 阴极 锂(药物) 结构精修 晶体结构 化学工程 电化学 兴奋剂 冶金 电极 化学 结晶学 物理化学 医学 工程类 内分泌学 光电子学
作者
Yafeng Zhang,Ling Duan,Jiajia Zhang
出处
期刊:Journal of Materials Science: Materials in Electronics [Springer Nature]
卷期号:32 (4): 4380-4392 被引量:2
标识
DOI:10.1007/s10854-020-05181-x
摘要

In the paper, the Zr4+ and F− co-doping was employed to expectedly improve the rate performance and structure stability of Li1.20[Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2. The effects of Zr4+ doping and F− doping on the micro-structure, cathode morphology and element chemical state were investigated by XRD, Rietveld refined XRD, SEM, TEM, and XPS. It indicated the Zr4+ and F− were inserted into the cathode crystal structure with ideally designed. Besides, the electrochemical characterization confirmed that the cathode after the Zr4+ or/and F− doping delivered the superior electrochemical properties when compared to the pristine one. Firstly, the Li1.20[Mn0.52Ni0.13Co0.13Zr0.02]O1.95F0.05 could express a high discharge capacity of 132.6 mAhg−1 at 5C rate, which was 40.1 mAhg−1 larger than that of the pristine one (92.5 mAhg−1). In addition, the Li1.20[Mn0.52Ni0.13Co0.13Zr0.02]O1.95F0.05 remained a capacity retention of 90.7% after 100 cycles at 2C rate and with the 148.2 mAh g−1 left. While the bare cathode delivered an initial discharge capacity of 134.1 mAhg−1 at 2C rate, then dramatically attenuated to 108.7 mAhg−1 after 100 cycles with the capacity retention of 81.1%. The enhanced electrochemical properties of Li1.20[Mn0.52Ni0.13Co0.13Zr0.02]O1.95F0.05 was mainly put down to the suppression of charge transfer resistance increase by the Zr4+ and F− doping modification along with cycles.
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