上科大刘巍Nano Lett.：阳/阴离子共掺杂的无钴富锂层状正极材料

富锂层状氧化物因其作为正极材料的高能量密度而备受关注。然而，由过渡金属迁移和晶格氧的不可逆释放引发的从层状到尖晶石相的渐进结构转变导致电压和容量衰减。

在此，上海科技大学刘巍等人报道了一种具有显著改善结构稳定性的Fe、Cl共掺杂的无Co富锂层状正极。将结构表征与电化学测量相结合，作者证明了Fe和Cl共掺杂促进了快速的Li⁺扩散动力学，因此提高了倍率能力。

此外，Fe还可以参与Fe³⁺到Fe⁴⁺的氧化反应，以补偿部分比容量损失。Fe和Cl掺杂的Li_1.2 Ni_0.2Mn_0.6O₂ (LNMO) 减少了晶格氧的不可逆释放，并提高了初始循环库仑效率和长期稳定性。

图1. 材料的结构稳定性表征

与LNMO（202.1 mAh g^-1和62.7%）相比，Fe&Cl-LNMO样品显示出更高的初始循环放电容量和库仑效率，分别为232.4 mAh g^-1和73.1%。

同时，与原始LNMO（37.8 mAh g^-1和26.4%）相比，Fe&Cl-LNMO样品在500次循环后显示出优异的放电容量和容量保持率（158.9 mAh g^-1和86.4%）。此外，Fe和Cl 掺杂减轻了电压衰减并提高了材料的热稳定性。这项工作为高性能正极材料的改性提供了一种低成本、环保、实用的策略。

图2. 改性LNMO材料的电化学性能

Cation/Anion Codoped and Cobalt-Free Li-Rich Layered Cathode for High-Performance Li-Ion Batteries, Nano Letters 2021. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02923

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上科大刘巍Nano Lett.：阳/阴离子共掺杂的无钴富锂层状正极材料

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