1. Pozadina
Litij-metalne baterije smatraju se idealnim kandidatima za sljedeće-generacije baterija zbog njihove visoke gustoće energije. Oksidni katodni materijali bogati-manganom-na bazi litija nude iznimno visok teoretski kapacitet i gustoću energije, ali nekoliko izazova ometa njihovu komercijalnu primjenu. To uključuje: ireverzibilnu interkalaciju i deinterkalaciju litijevih iona tijekom prvog ciklusa, što rezultira visokim ireverzibilnim kapacitetom; nepoželjne nuspojave i ireverzibilne strukturne promjene koje rezultiraju propadanjem kapaciteta; ograničena kinetika i vodljivost aktivnih materijala, što rezultira lošim performansama brzine; i trajno kašnjenje napona tijekom ciklusa. Kako bi se pozabavili ovim problemima, istraživači su razvili metode kao što su dopiranje elemenata, površinski premaz i strukturna modifikacija kako bi se poboljšala elektrokemijska izvedba katodnih materijala bogatih litijem-manganom-. Ovaj rad istražuje novi katodni materijal-bogat-manganom, LRMZF, koji koristi kation- i anion-co-strategiju dopinga za poboljšanje svoje izvedbe.
2. Eksperimentalni detalji
U ovom radu korištena je sol{0}}metoda za pripremu LRMZF katodnog materijala:
1. Priprema otopine prekursora: Litijev nitrat (LiNO3), nikal nitrat (Ni(NO3)2·6H2O), kobaltov nitrat (Co(NO3)2·6H2O), manganov nitrat (Mn(NO3)2·4H2O) i cirkonijev nitrat (Zr(NO3)4·5H2O) otopljeni su u deioniziranoj vodi u određenom omjeru da nastane otopina metalnog nitrata. Otopina fluorovodika (HF) polako je dodavana kap po kap otopini metalnog nitrata uz kontroliranje pH da se dobije sol. Sol je toplinski-obrađen na visokoj temperaturi kako bi se formirao gel.
2. Kalcinacija materijala: Gel je kalciniran na visokoj temperaturi u mufelnoj peći da se dobije LRMZF katodni materijal.
3. Ispiranje i sušenje materijala: Kalcinirani materijal je ispran deioniziranom vodom i etanolom da se uklone nečistoće. Isprani materijal je osušen u sušionici kako bi se dobio konačni LRMZF katodni materijal.