采用低温燃烧法制备出不同稀土元素掺杂的高电压镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)正极材料,探究了不同掺杂比例(物质的量分数0.5％、1％、2％)和不同掺杂稀土元素(La、Ce、Yb)对样品性能的影响,并通过X射线衍射、拉曼光谱、电子顺磁共振和恒电流间歇滴定等技术探究了其影响机理.从X射线衍射图可以看出,稀土掺杂可以抑制LixNi1-xO杂质相的产生;电感耦合等离子谱结果表明,掺杂进入的稀土元素与设计比例基本相符;从拉曼光谱图可以看出,稀土元素可以使样品的有序相增多,其中Ce掺杂样品的有序相最多;结合电子顺磁共振波谱氧空位测试,发现Ce掺杂诱导了样品中有序相比例增加,从而使样品的稳定性提高;经恒电流间歇滴定技术测试发现,Ce掺杂镍锰酸锂样品的扩散系数比未掺杂样品高了约15倍;在不同掺杂比例上,1％掺杂量时样品性能最佳.在3种最佳掺杂量的稀土元素样品中,Ce掺杂的样品性能最优,首次放电比容量可以达到133.3 mAh·g-1,比未掺杂样品放电比容量高且首次效率提高了18％,在1C下循环200次后,容量保持率为102％,比未掺杂样品提高了8％.
镍锰酸锂 低温燃烧法 有序/无序调控 氧空位