Enhanced electrical conductivity and lithium ion diffusion rate of LiFePO4 by Fe site and P site doping

锂(药物) 离子 扩散 电导率 兴奋剂 材料科学 电化学 磷酸铁锂 活化能 无机化学 化学物理 分析化学(期刊) 化学 物理化学 电极 光电子学 热力学 物理 内分泌学 医学 有机化学 色谱法
作者
Liguo Jiao,Zhiqiang Li,Yongzheng Zhu,Wei Zheng,Yao Liang,X. L. Wang,Yan Cui,Zhihua Zhang,Ming He,Bo Song
出处
期刊:AIP Advances [American Institute of Physics]
卷期号:13 (7) 被引量:6
标识
DOI:10.1063/5.0159212
摘要

Lithium iron phosphate (LiFePO4) with an olivine-type structure has garnered great interest due to its electrochemical activity. It is considered one of the most promising cathode materials for lithium-ion batteries because of its high discharge platform, large theoretical capacity, and excellent cycling performance and stability. However, the typical crystal structure of LiFePO4 restricts the formation of efficient electron conduction pathways and hampers the embedding and removal motion of lithium ions, resulting in low electron conductivity and a low ion diffusion rate. The experimental results show that element doping can reduce the activation energy of diffusion, increase the diffusion rate of lithium ions, improve the rate capability of lithium-ion batteries, and contribute to the improvement of its conductivity. In this work, the electronic structure and diffusion mechanism of a S/Co/Mn co-doped LiFePO4 system are systematically studied. The introduction of S, Co, and Mn atoms leads to the formation of impurity bands, resulting in a significant reduction in the bandgap from 3.593 eV to 0.190 eV, which is beneficial for improving the conductivity of LiFePO4. Moreover, the diffusion activation energy of lithium ions decreases from 0.73 eV to 0.34 eV, and the diffusion rate of lithium ions increases from 2.7 × 109 cm/s to 1.0 × 1016 cm/s. These results demonstrate that co-doping of S, Co, and Mn can effectively enhance the conductivity and diffusion rate of lithium ions in LiFePO4, providing a reliable reference for improving the electrochemical performance of lithium iron phosphate.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
顺心冰岚完成签到 ,获得积分10
1秒前
Yunny完成签到 ,获得积分10
1秒前
3秒前
很多熏熏发布了新的文献求助30
3秒前
Lyric_完成签到,获得积分10
5秒前
Xethan完成签到,获得积分10
5秒前
阿兰完成签到 ,获得积分10
8秒前
Biao完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
9秒前
深情安青应助水凝胶采纳,获得10
10秒前
迅速寻桃完成签到,获得积分20
10秒前
简单酒窝完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
12秒前
13秒前
13秒前
满意悒发布了新的文献求助10
13秒前
铭心完成签到,获得积分10
13秒前
uss完成签到,获得积分10
13秒前
jixuzhuixun发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
15秒前
imlarry发布了新的文献求助10
16秒前
陈奥发布了新的文献求助20
16秒前
拾一发布了新的文献求助10
16秒前
小w发布了新的文献求助10
16秒前
科研通AI2S应助雨鑫大聪明采纳,获得10
16秒前
wwho_O完成签到 ,获得积分10
17秒前
18秒前
18秒前
清脆的书桃完成签到,获得积分10
19秒前
科研通AI5应助很多熏熏采纳,获得10
19秒前
似鱼发布了新的文献求助10
19秒前
20秒前
20秒前
烟花应助木森ab采纳,获得10
20秒前
tcf发布了新的文献求助20
20秒前
jc完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
高分求助中
All the Birds of the World 4000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 3000
Animal Physiology 2000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Am Rande der Geschichte : mein Leben in China / Ruth Weiss 1500
CENTRAL BOOKS: A BRIEF HISTORY 1939 TO 1999 by Dave Cope 1000
Machine Learning Methods in Geoscience 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3740976
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3283817
关于积分的说明 10036983
捐赠科研通 3000610
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1646618
邀请新用户注册赠送积分活动 783804
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 750427