富锂层状氧化物因其作为正极材料具有较高的能量密度而备受关注。然而，过渡金属迁移引发的层状结构向尖晶石结构的渐进式转变和晶格氧的不可逆释放会导致电池电压衰减和容量衰减。
基于此，上海科技大学刘巍研究员报道了一种Fe，Cl共掺杂的无钴富锂层状正极，其结构稳定性得到了显著改善。
文章要点
1）研究发现，Fe和Cl元素分别部分取代了M（M=Mn，Ni）和O。结合结构表征和电化学测试，研究人员证明了Fe和Cl的共掺杂促进了Li+的快速扩散动力学，从而提高了倍率性能。此外，Fe还可参与Fe3+氧化为Fe4+的反应，以补偿部分比容量损失。同时，Fe和Cl掺杂的LNMO不仅减少了晶格氧的不可逆释放，而且提高了第一循环库仑效率和长期稳定性。
2）与LNMO（202.1 mAh g-1和62.7%）相比，共掺杂的LNMO样品显示出更高的第一循环放电容量和库仑效率（232.4 mAh g-1和73.1%）。同时，Fe&Cl-LNMO样品500次循环后的放电容量和容量保持率分别为158.9 mAh g−1和86.4%，而未处理的LNMO样品的放电容量和容量保持率分别为37.8 mAh g−1和26.4%。此外，Fe和Cl的掺杂缓解了材料的电压衰减，提高了材料的热稳定性。
参考文献
Lu Nie, et al, Cation/Anion Codoped and Cobalt-Free Li-Rich Layered Cathode for High-Performance Li-Ion Batteries, Nano Lett., 2021
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02923
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02923
