1. Latar Belakang
Baterai logam litium dianggap sebagai kandidat ideal untuk-baterai generasi berikutnya karena kepadatan energinya yang tinggi. Bahan katoda oksida berbasis litium-kaya mangan-menawarkan kapasitas teoritis dan kepadatan energi yang sangat tinggi, namun ada beberapa tantangan yang menghambat penerapan komersialnya. Ini termasuk: interkalasi dan deinterkalasi ion litium yang ireversibel selama siklus pertama, menghasilkan kapasitas ireversibel yang tinggi; reaksi samping yang tidak diinginkan dan perubahan struktural yang tidak dapat diubah, yang mengakibatkan penurunan kapasitas; terbatasnya kinetika dan konduktivitas bahan aktif, sehingga menghasilkan kinerja laju yang buruk; dan penundaan tegangan yang terus-menerus selama bersepeda. Untuk mengatasi masalah ini, para peneliti telah mengembangkan metode seperti doping elemen, pelapisan permukaan, dan modifikasi struktural untuk meningkatkan kinerja elektrokimia bahan katoda berbasis litium-kaya mangan-. Makalah ini menyelidiki bahan katoda berbasis litium-kaya mangan-baru, LRMZF, yang menggunakan strategi doping kation- dan anion-ko-untuk meningkatkan kinerjanya.
2. Detail Eksperimental
Makalah ini menggunakan metode sol-gel untuk menyiapkan bahan katoda LRMZF:
1. Pembuatan Larutan Prekursor: Litium nitrat (LiNO3), nikel nitrat (Ni(NO3)2·6H2O), kobalt nitrat (Co(NO3)2·6H2O), mangan nitrat (Mn(NO3)2·4H2O), dan zirkonium nitrat (Zr(NO3)4·5H2O) dilarutkan dalam air deionisasi dengan perbandingan tertentu untuk membentuk larutan logam nitrat. Larutan hidrogen fluorida (HF) ditambahkan secara perlahan setetes demi setetes ke dalam larutan logam nitrat sambil mengontrol pH untuk membentuk sol. Solnya dipanaskan-pada suhu tinggi untuk membentuk gel.
2. Kalsinasi Bahan: Gel dikalsinasi pada suhu tinggi dalam tungku peredam untuk mendapatkan bahan katoda LRMZF.
3. Pencucian dan Pengeringan Bahan: Bahan yang dikalsinasi dicuci dengan air deionisasi dan etanol untuk menghilangkan kotoran. Bahan yang telah dicuci dikeringkan dalam oven pengering untuk mendapatkan bahan katoda akhir LRMZF.