【摘要】 锂离子电池正逐步部署在电动汽车（EV）和电网储能中，其中长寿命是一项重要要求。

锂离子电池正逐步部署在电动汽车（EV）和电网储能中，其中长寿命是一项重要要求。从长期稳定性的角度来看，深度循环显着加速了不可逆的电极变化，特别是在高压锂离子系统中，从而促进容量的快速衰减。因此，许多研究人员正在通过各种元素的掺杂来稳定结构，以延长电池寿命，同时充分利用其容量。

其中基于LiMn2O4的材料，主要掺入0.5摩尔%的镍--LiNi0.5Mn1.5O4（LNMO），由于其优异性有望广泛应用于锂离子电池。目前使用了许多不同的掺杂元素来试图提高改性活生物体或LNMO的性能。即使在高温下，磷掺杂的改性活生物体也大大提高了循环性和速率能力，锌掺杂也提高了循环性，锌浓度的增加提供了长期循环稳定性和优越的重现性。中度掺杂钼的材料即使在较高温度下也具有更高的结构稳定性。铟和硫的双重掺杂优化了循环稳定性、放电容量和高倍率放电能力。循环性能和比容量改善是通过掺杂铬来完成的。

Kondracki等人最近的一项研究使用铜来验证结构的稳定性。这被成功验证，因为充电过程中的体积变化仅为3.3%。它归因于晶胞内自由体积的减少和锂扩散动力学的改善[1]。

Kumaran等人发现，LiMnO中的钆掺杂导致平均粒径减小，钆显着改善了结构稳定性高放电速率下的稳定性和可逆容量，这归因于抑制了Jahn-Teller畸变，元素掺杂对电池性能有了明显改善[2]。

[1] Ł. Kondracki, A. Kulka, A. Milewska, J. Molenda. In-situ structural studies of manganese spinel-based cathode materials. Electrochim. Acta, 227 (2017), pp. 294-302.

[2] K. Vediappan, K. Prasanna, S. Shanmugan, R. Gnanamuthu, C. Lee. Structural stability and electrochemical properties of gadolinium-substituted LiGdxMn2-xO4 spinel as cathode materials for Li-ion rechargeable batteries. Appl. Surf. Sci., 449 (2018), pp. 412-420.

 

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