钛离子掺杂对LiFe0.6Mn0.4PO4C电化学性能的影响

标题：钛离子掺杂对LiFe0.6Mn0.4PO4/C电化学性能的影响作者：高平1,2谭卓1,2成富圈2周恒辉2,*谭松庭1,*（1．湘潭大学化学学院；2．北京大学化学与分子工程学院）出处：物理化学学报，2012，28(2)：338-342摘要：采用固相法合成了钛离子掺杂LiFe0.6Mn0.4PO4/C正极材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及电化学测试，对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明：钛离子掺杂未影响材料的晶型结构，但显著改善了材料的电化学性能，Li(Fe0.6Mn0.4)0.96Ti0.02PO4/C材料表现出优异的倍率性能，0.1C倍率下其比容量为160.3mAh·g-1；在10C倍率下，比容量为134.7mAh·g-1；特别是在20C高倍率下仍然具有124.4mAh·g-1的放电比容量。电化学交流阻抗谱(EIS)和循环伏安(CV)测试结果说明，通过钛离子掺杂导致材料阻抗和极化的减少是材料倍率性能改善的主要原因。亮点：从图得知TFM2样品，即Li(Fe0.6Mn0.4)0.96Ti0.02PO4/C样品表现出最佳的电化学性能，说明Ti掺杂LiFe0.6Mn0.4PO4后能显著提高材料的倍率性能。根据缺陷化学理论，四价的钛离子占据M2位之后，造成M2位部分空缺，从而引起阳离子空位，形成p-型半导体Li(Fe0.6Mn0.4)1-xTixPO4/C，由于电荷的重新分配，阳离子空穴诱导临近的Fe-O及Mn-O形成导电簇，缩短了本体材料的能带间隙，从而有效提高本体材料的导电性能。