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廈門大學NML：通過“三合一”策略提高富鋰錳正極的電化學性能

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廈門大學NML：通過“三合一”策略提高富鋰錳正極的電化學性能
富鋰錳（LMR）正極材料在實際應用前還有很多問題需要解決，包括有害的電壓衰減和中等倍率能力等。元素摻雜可以有效解決上述問題，但會造成容量損失。引入適當的缺陷可以彌補容量損失，然而又會導致結構錯配和應力累積。
廈門大學NML：通過“三合一”策略提高富鋰錳正極的電化學性能
在此，廈門大學謝清水副教授、王來森副教授、瞿佰華副教授等人提出了一種將陽離子-聚陰離子共摻雜、缺陷構建和應力工程相結合的“三合一”方法。通過十二烷基硫酸鈉（SDS，一種陰離子表面活性劑）的自組裝行為和隨后的高溫煅燒過程，在LMR正極材料中預先構建了有缺陷的結構。
共摻雜Na+ /SO42-可以穩定層狀骨架，增強容量和電壓穩定性。誘導的缺陷會激活更多的反應位點并促進電化學性能。同時，獨特的交替分布的缺陷帶和晶體帶結構可以減輕循環時電池參數變化引起的應力積累。

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圖1. “三合一”設計策略示意圖
因此，改性LMR正極在0.2C下循環100次后放電容量達到273 mAh g-1，容量保持率為94.1%。即使在2C下，1000次循環后仍具79.6%的高容量保持率，容量為152 mAh g-1。電壓衰減也得到了顯著抑制，1000次循環后電壓保持率高達74.5%，每次循環僅有0.907 mV的極低衰減。
毫無疑問，與原始LMR相比，改性正極的容量和電壓穩定性顯著增強。上述結果證明了這種“三合一”方法在抑制電壓衰減、增強離子擴散以及提高LMR正極綜合電化學性能方面的有效性。

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圖2. 改性LMR正極的電化學性能
Boosting the Electrochemical Performance of Li- and Mn-Rich Cathodes by a Three-in-One Strategy, Nano-Micro Letters 2021. DOI: 10.1007/s40820-021-00725-0

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