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富鋰層狀氧化物因其作為正極材料的高能量密度而備受關注。然而，由過渡金屬遷移和晶格氧的不可逆釋放引發的從層狀到尖晶石相的漸進結構轉變導致電壓和容量衰減。

在此，上海科技大學劉巍等人報道了一種具有顯著改善結構穩定性的Fe、Cl共摻雜的無Co富鋰層狀正極。將結構表征與電化學測量相結合，作者證明了Fe和Cl共摻雜促進了快速的Li⁺擴散動力學，因此提高了倍率能力。

此外，Fe還可以參與Fe³⁺到Fe⁴⁺的氧化反應，以補償部分比容量損失。Fe和Cl摻雜的Li_1.2 Ni_0.2Mn_0.6O₂ (LNMO) 減少了晶格氧的不可逆釋放，并提高了初始循環庫侖效率和長期穩定性。

圖1. 材料的結構穩定性表征

與LNMO（202.1 mAh g^-1和62.7%）相比，Fe&Cl-LNMO樣品顯示出更高的初始循環放電容量和庫侖效率，分別為232.4 mAh g^-1和73.1%。

同時，與原始LNMO（37.8 mAh g^-1和26.4%）相比，Fe&Cl-LNMO樣品在500次循環后顯示出優異的放電容量和容量保持率（158.9 mAh g^-1和86.4%）。此外，Fe和Cl 摻雜減輕了電壓衰減并提高了材料的熱穩定性。這項工作為高性能正極材料的改性提供了一種低成本、環保、實用的策略。

圖2. 改性LNMO材料的電化學性能

Cation/Anion Codoped and Cobalt-Free Li-Rich Layered Cathode for High-Performance Li-Ion Batteries, Nano Letters 2021. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02923

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上科大劉巍Nano Lett.：陽/陰離子共摻雜的無鈷富鋰層狀正極材料

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