K+掺杂尖晶石型(Co0.2Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2)3O4高熵氧化物负极材料制备与储锂性能研究

作者：王朋朋; 贾洋刚; 邵霞; 程婕; 冒爱琴^*; 檀杰; 方道来

来源：化工学报, 2022, 73(12): 5625-5637.

• 锂离子电池负极材料
• +掺杂" name="keyword">非活性K+掺杂
• 高熵氧化物
• 尖晶石结构
• 纳米材料
• 电化学
• 动力学

通过溶液燃烧法成功合成了一系列非活性K+掺杂的尖晶石型(KxCoCrFeMnNi)(3/(5+x))O4(x=0,0.5,1,1.5)高熵氧化物锂离子电池负极材料，系统研究了K+掺杂对结构和储锂性能的影响。结果表明：随着K+掺杂量的增加，均可制备出具有单一尖晶石结构的纳米晶粉体材料，其中等摩尔K+掺杂的(K1/6Co1/6Cr1/6Fe1/6Mn1/6Ni1/6)3O4高熵氧化物负极材料具有最高的比容量、优异的循环稳定性和倍率性能。(K1/6Co1/6Cr1/6Fe1/6Mn1/6Ni1/6)3O4电极在200 mA·g-1电流密度下，首次放电比容量为1295 mA·h·g-1(首次库仑效率78%)；随着循环的进行，可逆比容量先降低后增加，循环150次可逆比容量增加至1505 mA·h·g-1；即使在1000 mA·g-1大电流密度下循环500次后仍具有1402mA·h·g-1的可逆比容量(均高于理论比容量898 mA·h·g-1)。低价非活性K+的掺杂由于电荷补偿效应使晶格常数降低，但高构型熵稳定的晶体结构提高了循环稳定性；丰富的表面氧空位、较小的晶粒尺寸和介孔结构，增加了赝电容贡献率和电子/离子传输能力，从而显著提升了材料的比容量和倍率性能。

• 出版日期2022
• 单位安徽工业大学