1. ความเป็นมา
แบตเตอรี่ลิเธียมเมทัลถือเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ-แบตเตอรี่รุ่นถัดไปเนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานสูง วัสดุแคโทดออกไซด์ที่มีแมงกานีส-อุดมไปด้วยแมงกานีส-เป็นลิเธียมมีความจุทางทฤษฎีและความหนาแน่นของพลังงานสูงเป็นพิเศษ แต่มีความท้าทายหลายประการที่เป็นอุปสรรคต่อการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ ซึ่งรวมถึง: การสลับระหว่างลิเธียมไอออนแบบกลับไม่ได้และดีอินเทอร์แคลเลชันระหว่างรอบแรก ส่งผลให้มีความจุสูงแบบเปลี่ยนกลับไม่ได้ ปฏิกิริยาข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์และการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่ไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้ ส่งผลให้ความจุลดลง จลนพลศาสตร์และการนำไฟฟ้าที่จำกัดของวัสดุออกฤทธิ์ ส่งผลให้ประสิทธิภาพอัตราต่ำ และความล่าช้าของแรงดันไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องระหว่างการปั่นจักรยาน เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ นักวิจัยได้พัฒนาวิธีการต่างๆ เช่น การเติมองค์ประกอบ การเคลือบผิว และการปรับเปลี่ยนโครงสร้างเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพทางเคมีไฟฟ้าของวัสดุแคโทดที่มีแมงกานีสเข้มข้น-ลิเทียม- บทความนี้ศึกษาวัสดุแคโทดที่มีแมงกานีสเข้มข้น-ลิเธียมใหม่-อย่าง LRMZF ซึ่งใช้กลยุทธ์การโด๊ป- แคตไอออน{11}} และแอนไอออน-ร่วม-เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ
2. รายละเอียดการทดลอง
กระดาษนี้ใช้วิธีโซล-เจลในการเตรียมวัสดุแคโทด LRMZF:
1. การเตรียมสารละลายตั้งต้น: ลิเธียมไนเตรต (LiNO3), นิกเกิลไนเตรต (Ni(NO3)2·6H2O), โคบอลต์ไนเตรต (Co(NO3)2·6H2O), แมงกานีสไนเตรต (Mn(NO3)2·4H2O) และเซอร์โคเนียมไนเตรต (Zr(NO3)4·5H2O) ถูกละลายในน้ำปราศจากไอออนในอัตราส่วนเฉพาะเพื่อสร้างไนเตรตโลหะ วิธีการแก้ปัญหา สารละลายไฮโดรเจนฟลูออไรด์ (HF) ถูกเติมอย่างช้าๆ ทีละหยดลงในสารละลายโลหะไนเตรตในขณะที่ควบคุม pH ให้ก่อตัวเป็นโซล โซลได้รับความร้อน-ที่อุณหภูมิสูงจนเกิดเป็นเจล
2. การเผาวัสดุ: เจลถูกเผาที่อุณหภูมิสูงในเตาเผาเพื่อให้ได้วัสดุแคโทด LRMZF
3. การล้างและการอบแห้งวัสดุ: วัสดุที่เผาแล้วถูกล้างด้วยน้ำปราศจากไอออนและเอทานอลเพื่อขจัดสิ่งสกปรก วัสดุที่ถูกล้างจะถูกทำให้แห้งในเตาอบแห้งเพื่อให้ได้วัสดุแคโทด LRMZF สุดท้าย