阴离子掺杂对正极材料的作用及阴阳离子的混合掺杂实现方法

阴离子掺杂以F-、I-等阴离子部分代替LiMnzOd结构中的O即是阴离子掺杂。阴离子掺杂可以在稳定材料结构的同时，提高正极材料的可逆容量。由于氟的电负性比氧大，吸电子能力更强，对Mn的束缚力更强，可以降低锰在有机电解液中的溶解性和稳定尖晶石LiMnzO‘的结构，提高材料的高温电化学性能。此外，尖晶石LiMn20q掺杂F-可以降低锰的平均氧化价，提高材料中Mn3+的含量，电极的可逆容量也得到一定程度的提高。碘和硫的原子半径比氧大，尖晶石LiMn20d中掺杂、Sz-后，在锂离子脱、嵌过程中的结构形变减小，也在一定程度上提高了材料的结构稳定性，提高了电极的循环性能。
阴阳离子的混合掺杂可以借助阳离子掺杂削弱尖晶石LiMn20，的Jahn-Teller效应和Mn的歧化溶解，借助阴离子掺杂可以提高电极的可逆容量。再用适当的阳离子部分取代尖晶石LiMnzO：中的Mn，用适当的阴离子部分取代其中的Oz-，可以实现阴、阳离子混合掺杂。混合掺杂可以在保证材料具有较高的嵌、脱锂容量的基础上抑制材料的Jahn-Teller效应和Mn的溶解，改善电极的高温循环性能。KangE”，]等在尖晶石LiMnzOd中同时掺杂Ap+和F—，材料的初始容量达到120mA．h／g，还降低了材料在电化学过程中的容量衰退现象。Ala+和Sz-掺杂的尖晶石LiMn20，也具有较高的容量和优良的循环性能。因此，阴阳离子混合掺杂已成为当前改善尖晶石LiMnzOd电化学性能的重要手段。