固相燃烧法制备去顶角八面体LiZn0.08Al0.01Mn1.91O4正极材料及其电化学性能

通过固相燃烧法快速合成了包含｛111｝、｛100｝和｛110｝晶面的单晶去顶角八面体形貌LiZn0.08Al0.01Mn1.91O4正极材料.结果表明,Zn-Al共掺促进了尖晶石型LiMn2O4材料的晶体发育和晶面择优生长,形成了单晶去顶角八面体形貌晶粒,有效抑制了Jahn-Teller效应,减缓了Mn溶解,增强了其晶体结构稳定性,显著提升了合成材料的电化学性能.LiZn0.08Al0.01Mn1.91O4在5C和10C下的首次放电比容量分别为92.6和76.5 mAh·g-1,经过2 000次循环后的容量保持率分别为70.4％和74.8％.即使在15C高倍率下,仍有64.2 mAh·g-1的首次放电比容量,循环800次后容量保持率达到82.2％.与LiZn0.08Mn1.92O4相比,LiZn0.08Al0.01Mn1.91O4正极材料具有较大的Li+扩散系数(1.02×10-1cm2·s-1)和较小的表观活化能(25.60kJ·mol-1),表明Zn-Al共掺和单晶形貌调控策略能够降低Li+在脱/嵌过程的能垒和增大Li+在电极材料中的扩散速率.