采用低温固相燃烧法快速制备了一种具有{111}、{110}和{100}晶面的去顶角八面体LiNi_(0.08)Mn_(1.92)O_(4)(LNMO)正极材料,其高暴露{111}晶面可以减少充放电过程中Mn的溶解,面积相对较小的{110}和{100}晶面可增加Li^(+)快速扩散的通道.测试结果表明,所合成的LNMO具有LiMn_(2)O_(4)特有的立方晶系结构,其颗粒尺寸为亚微米级.LNMO的高温电化学性能优异,在55℃,1和5 C的首次放电比容量分别为109.9和98.0 m Ah/g,分别循环300次后容量保持率为75.8%和80.5%;即使在55℃,10和15 C下分别循环1000次后仍具有48.4%和49.4%的容量保持率,而未掺杂的LiMn_(2)O_(4)于15 C循环1000次后容量损失高达98%.LNMO在55℃有较高的Li^(+)扩散系数(D=3.86×10^(-15)cm^(2)/s)和较小的电荷转移阻抗(循环前、后R_(ct)=158.0和279.8Ω)以及较低的表观活化能(E_(a)=17.63 k J/mol),说明Ni掺杂能够提高Li^(+)在尖晶石型LiMn_(2)O_(4)内的扩散速率及减小锂离子在脱嵌过程中的能垒,从而提高锂离子的扩散速率和倍率性能.对LNMO于55℃循环1000次后的极片进行X射线衍射(XRD)分析,发现LNMO电极材料的晶体结构基本保持不变,表明Ni掺杂提高了锰酸锂材料在55℃长循环过程中的晶体结构稳定性,有效抑制了Jahn-Teller效应及Mn的溶解,显著提升了其高温电化学性能.本工作为尖晶石LiMn_(2)O_(4)电极材料在高温方面的应用提供了借鉴.
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