成果简介

富锂层状氧化物(LLO)由于其输送容量超过mAhg–1被认为是具有更高能量密度的锂离子电池(LIB)最具吸引力的阴极。然而，LLO中不稳定的循环性能、较差的倍率能力和大的电压衰减阻碍了它们的商业应用。本文，华南师范大学MinChen等研究人员在《ACSAppl.EnergyMater》期刊发表名为“N-DopedGraphene-ModifiedLi-RichLayeredLi1.2Mn0.6Ni0.2O2CathodeforHigh-PerformanceLi-IonBatteries”的论文，研究构建了一个高导电电极，其中Li1.2Mn0.6Ni0.2O2(LMN)包裹在N掺杂的石墨烯碳矩阵（LMN-NG）来解决快速容量衰减并抑制电压衰减。

LMN-NG电极在0.2C时可提供.4mAhg–1的容量，并在次循环后保持86%的容量保持率，远高于mAhg–1的LMN对照电极和75%。理论计算和微分电化学质谱（DEMS）分析研究表明，NG中的官能团可以有效地捕获活性氧物质并减轻连续的电解质分解，从而保护LLO。透射电子显微镜和拉曼光谱结果表明，LMN-NG电极在长期循环后保持更好的层状结构稳定性，并且与LMN电极的40%相比，18%的尖晶石状无序相较少。LMN-NG优异的电化学性能表明，将LLO包裹在NG中具有在LIB中的潜在应用。

图文导读

图1.(a)LMN纳米颗粒、(b)NG片和(c)LMN-NG的SEM图像。(d)白色矩形区域的放大SEM图像。(e)LMN-NG的TEM图像。(f)LMN的HRTEM图像。插图是相应的FFT图像。(g)LMN-NG和LMN的XRD图案和(h)拉曼光谱。

图2.LMN和LMN-NG的XPS光谱

图3.(a)LMN和LMN-NG的初始充放电曲线和(b)对应的dQ/dV曲线；(c)LMN-NG和LMN在0.2C时的循环性能和相应的库仑效率；(d)LMN-NG和LMN的放电电压；(e)LMN-NG和LMN的速率能力；(f)LMN-NG和LMN在2C下的循环稳定性。

图4.LMN-NG和LMN在初始充电过程中不同充电状态下的奈奎斯特图

图5.(a,b)LMN和(d,e)LMN-NG电极在0.2C下循环次后的HRTEM图像以及(c)LMN和(f)LMN-NG的相应FFT图像。(g)LMN和(h)LMN-NG循环后的拉曼光谱。

小结

总之，合成了一种LMN-NG阴极材料，其中LMN纳米粒子被高度导电的NG包裹得很好。本工作表明，NG的功能通过改善电荷转移反应动力学和抑制氧气释放来稳定LLO的循环性能。由NG片均匀分布和包裹的LMN纳米颗粒在低成本和高能量密度LIB中具有巨大的应用潜力。

文献：

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