Zr-doping stabilizes spinel LiMn2O4 as a low cost long cycle life cathode for lithium ion batteries

尖晶石 材料科学 锂(药物) 电化学 阴极 溶解 兴奋剂 八面体 离子 化学工程 电极 物理化学 冶金 化学 光电子学 内分泌学 有机化学 工程类 医学
作者
Xiang-Gong Zhang,Wei Wu,Sisi Zhou,Fei Huang,Shihao Xu,Liang Yin,Wei Yang,Hong Li
出处
期刊:Chinese Physics B [IOP Publishing]
卷期号:32 (5): 056101-056101 被引量:1
标识
DOI:10.1088/1674-1056/acb919
摘要

The present commercial spinel LiMn 2 O 4 delivers only 90 mAh/g–115 mAh/g, far lower than the theoretical specific capacity. It degrades fast caused by the Jahn–Teller effect, Mn dissolution and related side reactions that consume Li inventory. In this work, Zr doping is employed to improve the structural stability and electrochemical performance of spinel LiMn 2 O 4 . Li 1.06 Mn 1.94– x Zr x O 4 ( x = 0, 0.01, 0.02, 0.04) have been successfully synthesized by a simple solid-state reaction method and evaluated as cathode for lithium ion batteries (LIB). Li 1.06 Mn 1.92 Zr 0.02 O 4 is superior cathode material with a high capacity of 122 mAh/g at 1-C rate; long cycle stability, 98.39% retention after 100 cycles at 1-C rate, excellent high rate performance 107.1 mAh/g at 10-C rate, and high temperature performance 97.39% retention after 60 cycles. These are thought to be related to Zr doping effectively stabilizing the spinel LiMn 2 O 4 , by forming stronger Zr–O bonds in the octahedron, suppressing the Jahn–Teller effect, thus improving electrochemical performance.

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