钾离子电池正极材料KxNiyCozMn1-y-zO2的制备及电化学性能研究

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  采用共沉淀法制备三元层状正极材料K0.5Ni0.15Co0.15Mn0.7O2,通过引入Ni、Co双元素降低材料中的Jahn-Teller效应并提高材料的结构稳定性从而改善材料的电化学性能,在40mA g-1电流密度下,首周可逆比容量为67.3mAh g-1,循环100周后,容量保持率可以达到65.2%。
  采用草酸辅助沉淀法制备出材料K0.5Ni0.15Co0.15Mn0.7O2,该材料具有分散均匀,无团聚的的纳米初级颗粒微观形貌,从而可以缩短K+扩散迁移路径,降低扩散阻力。得益于形貌和Ni、Co元素的引入,该材料表现出更优异的性能,在40mA g-1电流密度下,首周可逆比容量提高到74.5mAh g-1,循环100周后,容量保持率提高到73%。
  采用溶剂热方法制备出具有微立方体和微球体混合形貌的材料K0.48Ni0.2Co0.2Mn0.6O2,特殊的形貌可以缩短K+扩散迁移路径,降低扩散阻力使材料的循环稳定性提升。在40mA g-1电流密度下循环150周,容量保持率达到76.2%;400mA g-1电流密度下循环350周,容量保持率达到71%,相当于每周仅损失0.083%的容量。
  本论文旨在研究不同制备方法制备层状正极材料的结构形貌及电化学性能的差异,理解具备循环稳定性优良的电极材料的结构形貌特点,为钾离子电池电极材料的设计与应用提供数据参考。
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