1. Antecedents
Les bateries de metall de liti es consideren un candidat ideal per a bateries de propera-generació a causa de la seva alta densitat d'energia. Els materials càtods basats en òxids de liti-manganès-ofereixen una capacitat teòrica i una densitat d'energia excepcionalment altes, però diversos reptes dificulten la seva aplicació comercial. Aquests inclouen: intercalació i desintercalació d'ions de liti irreversibles durant el primer cicle, donant lloc a una gran capacitat irreversible; reaccions secundaries indesitjables i canvis estructurals irreversibles, que donen lloc a una disminució de la capacitat; cinètica i conductivitat limitades dels materials actius, donant lloc a un rendiment de velocitat deficient; i retard de tensió persistent durant el cicle. Per abordar aquests problemes, els investigadors han desenvolupat mètodes com el dopatge d'elements, el recobriment de superfícies i la modificació estructural per millorar el rendiment electroquímic dels materials càtods basats en liti-manganès-. Aquest article investiga un nou material càtode basat en liti-manganès-, LRMZF, que utilitza una estratègia de dopatge de cations- i ani-co-per millorar el seu rendiment.
2. Detalls experimentals
Aquest article va utilitzar un mètode de sol-gel per preparar el material del càtode LRMZF:
1. Preparació de la solució precursora: el nitrat de liti (LiNO3), el nitrat de níquel (Ni(NO3)2·6H2O), el nitrat de cobalt (Co(NO3)2·6H2O), el nitrat de manganès (Mn(NO3)2·4H2O) i el nitrat de zirconi (Zr(NO3)4·5H2O) es van dissoldre en una solució metàl·lica en una proporció d'aigua en una proporció de nitrat de dissolució específica. La solució de fluorur d'hidrogen (HF) es va afegir lentament gota a gota a la solució de nitrat metàl·lic mentre es controlava el pH per formar un sol. El sol es va tractar amb calor-a alta temperatura per formar un gel.
2. Calcinació del material: el gel es va calcinar a alta temperatura en un forn de mufla per obtenir el material càtode LRMZF.
3. Rentat i assecat del material: el material calcinat es va rentar amb aigua desionitzada i etanol per eliminar les impureses. El material rentat es va assecar en un forn d'assecat per obtenir el material càtode LRMZF final.