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富含鋰的層狀氧化物(LLO),無論是作為固體溶液還是作為層狀Li2MnO3和Li(M)O2(M=Mn、Ni、Co)的納米復合材料,作為鋰離子電池正極材料的Z有希望的候選材料之一,已經(jīng)引起了廣泛的關注。它們具有超過800Wh g-1的高能量密度,并且成本低、毒性小(由少量的Co和Ni組成)[1-4]。然而,為了獲得高的比容量,富鋰層狀氧化物的電位必須被充電到4.5V的平臺,這誘發(fā)了Li+作為Li2O的部分提取。此外,在充電/放電過程中,表面微觀結構的持續(xù)分層到尖晶石的轉變導致了低速率能力和LLO的容量衰減[5-7]。速率能力低,DY循環(huán)的庫侖效率差,以及循環(huán)穩(wěn)定性低,阻礙了LLO的商業(yè)應用。已經(jīng)證實,表面涂層可以極大地改善LLO的循環(huán)的穩(wěn)定性。例如,涂在LLO上的Al2O3、SiO2和TiO2薄層可以保護LLO的表面不受電解液的腐蝕,并在高電位下YZLLO的副反應和減速氧的釋放[8,9]。盡管這些涂層可以有效地提高LLO的循環(huán)性能,但它們在提高速率性能和庫侖效率方面的貢獻通常有限。效率的貢獻有限。此外,在原位溶劑蒸發(fā)法中,整個顆粒上的金屬氧化物的均勻涂層是困難的[10]。因此,探索新的表面涂層方法來進一步提高LLO的性能是非??扇〉摹=饘儆袡C框架(MOFs)是一類具有高表面積和豐富的Li+擴散通道的材料,是在電化學應用中具有重要性能的功能性混合材料的有前途的預示[8]。在此,我們報告了一種新的和有效的LLO表面改性,使用Zr基MOF(UIO-66-F4)前驅體,在原位生產(chǎn)MOF衍生的ZrO2(MDZ)涂層。TFBDC(2,3,5,6-四氟-1,4-苯二甲酸)是一種強有機酸,具有四個極強的電子撤回F取代基。它的強酸性特征誘導富含鋰的層狀氧化物顆粒表面的H+-Li+離子交換(質子化),這有利于在LLO微球上形成明顯的多孔結構[11]。此外,TFBDC通常傾向于在堿金屬氧化物附近聚集。LLO,從而形成Zr-TFBDC的均勻涂層。通過簡單的熱處理,ZrO2可以很容易地在LLO的表面產(chǎn)生;這種均勻的涂層可以保護LLO不與電解質直接接觸,并且不妨礙Li+的傳輸。同時,通過簡單的一步式MOF-as-sisted改性,成功地將F摻入LLO顆粒中。在這項研究中,MOF衍生的ZrO2包覆的LLO(MDZ@LLO)的電化學性能,如速率能力、循環(huán)能力和LLO的DY庫侖效率得到了明顯改善。
結論
我們報告了一種新型的、有效的LLO表面改性方法,使用一種基于Zr的MOF前驅體來生產(chǎn)原位MOF衍生的二氧化鋯涂層。Zr基MOF前體,生產(chǎn)原位MOF衍生的ZrO2涂層。
TFBDC的強酸性特征誘導了H+-Li+交換。在富含鋰的層狀氧化物顆粒的表面進行H+-Li+交換,從而促進了Zr-TFBDC的均勻涂覆。這有利于Zr-TFBDC的均勻涂層,并在LLO微球上形成明顯的多孔結構。LLO微球。ZrO2很容易在LLO的表面形成,F(xiàn)被成功地摻入LLO顆粒中。通過簡單的一步式MOF輔助改性,成功地將F摻入到LLO顆粒中。在這項研究中,電化學性能,如速率能力、循環(huán)能力和LLO的S次庫侖效應。在MOF衍生的ZrO2包覆的LLO(MDZ@LLO)中的電化學性能得到了明顯的改善和顯著提高。
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