鈷酸鋰，化學(xué)式為L(zhǎng)iCoO?，是一種無(wú)機(jī)化合物，由于具有輸出電壓高、壽命長(zhǎng)、自放電小、安全性好等特點(diǎn)，而成為世界各國(guó)電源材料研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。但因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)的衰退會(huì)使一半的鋰離子脫出，導(dǎo)致容量大幅下降。接下來(lái)，我們一起來(lái)了解一下鈷酸鋰正極材料的稀土摻雜研究進(jìn)展。
稀土摻雜可以增加LiCoO?的晶胞體積、促進(jìn)LiCoO?結(jié)晶、改善鋰離子的擴(kuò)散條件，提高其放電容量的循環(huán)性能。
鄧斌等采用高溫固相法制備了摻雜稀土元素的鋰離子電池正極材料LiCo1-xRexO2。研究結(jié)構(gòu)表明：摻雜稀土離子后材料的節(jié)后的結(jié)構(gòu)不變、結(jié)晶度高、顆粒細(xì)小，但隨著摻雜量的增加，材料的初始容量降低。電化學(xué)寫(xiě)實(shí)結(jié)構(gòu)顯示，摻雜1%Re的正極材料初始放電比容量154mAh/g，充放電10次后，放電比容量為138mAh/g，具有最佳的電化學(xué)性能。說(shuō)明摻入稀土元素可以提高正極材料的放電比容量及其循環(huán)性能。這是由于Re的摻雜改善了離子的擴(kuò)散條件，提高了其拖欠能力。
廖春發(fā)等探索了合成方法及摻雜量對(duì)LiCo1-xRexO2的綜合性能影響。研究發(fā)現(xiàn)，采用共沉淀法制備的正極材料具有良好的層狀結(jié)構(gòu)且結(jié)晶度更完好，優(yōu)于膠凝膠法；對(duì)摻雜不同稀土元素進(jìn)行對(duì)比分析，LiCo0.95Re0.05O2具有最佳的電化學(xué)性能，0.2C充放電循環(huán)，首次放電比容量為147.4mAh/g，20次循環(huán)后為136.1mAh/g，提高了材料的使用壽命。其原因是Lu3+的摻雜使顆粒尺寸均勻、團(tuán)聚小，從而使鋰離子更容易脫出和嵌入。
Paromita Ghosh等采用檸檬酸輔助燃燒法制備了LiCo1-xLaxO2。研究表明，摻雜La3+后，材料具有良好的層狀結(jié)構(gòu)，隨著摻雜量的增加，晶胞體積也逐漸增大；當(dāng)摻雜量大于0.01時(shí)，有雜相LiLaxO3、La2Li0.5Co0.5O4出現(xiàn)。適量的摻雜能提高正極材料的倍率性能和循環(huán)性能能，其原因的是La2Li0.5Co0.5O4存在將電子導(dǎo)電率題號(hào)了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，晶胞體積大，改善了鋰離子的擴(kuò)散能力；同時(shí)，La3+的摻雜，使正極材料的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，這提高點(diǎn)擊反應(yīng)過(guò)程的可逆性能。
