无人机用锂离子电池正极材料Li1.20Mn0.54Ni0.13Co0.13O2的Mo6+掺杂改性研究

张亚锋，李宏伟，赵志坚

（1.西京学院机械工程学院，陕西西安710123；2.河南理工大学化学化工学院）

近年来，电动无人机受到了广泛关注，成为全球市场的热点。但是电动无人机受锂离子电池能量密度影响，导致飞行距离和工作时间受限，使得其商业化应用发展进度放缓。因此，开发高能量密度的锂离子电池对电动无人机的应用显得尤为重要。而目前锂离子电池的能量密度主要受限于正极材料的放电比容量，比如LiCoO2约为140 mA·h/g，LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2为150~160 mA·h/g，LiFePO4也 只 有160 mA·h/g左 右［1-5］。自 从Thackeray等 首 次 提 出 两 相 固 溶 体xLi2MnO3·（1-x）LiMO2（M=Mn，Ni，Co）正极材料，这种材料便以优异的放电比容量（超过250 mA·h/g）和宽泛的电化学窗口（2.0~4.8 V）得到科研人员的广泛研究［6］。

经过大量实验表明，尽管该正极材料在放电比容量上展现出很大的优势，但是其首次不可逆容量损失大，高倍率下循环性能差等问题限制了该材料的应用［7］。为了改善上述问题，科研人员尝试了多种方法。目前为止，离子掺杂和表面包覆改性是提高该材料电化学性能的有效手段［8-9］。其中，通过金属离子掺杂取代过渡金属层的阳离子来改善正极材料的晶体结构，可提高正极的可逆容量和高倍率放电性能［10］。在众多掺杂离子中，Mo6+已作为一个有效 的 掺 杂 元 素 应 用 在 改 善LiFePO4、Li3V2（PO4）3和LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2正极材料的电化学性能［11-12］。Mo6+的掺杂能够扩大正极材料的晶格参数，提高Li+的扩散速率，因而能增强正极材料的高倍率性能。当Mo6+掺杂到LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2三元材料中制得Li［Ni0.5Co0.2Mn0.3］0.09Mo0.01O2改性正极，发现在8C高倍率下的放电比容量达到125 mA·h/g，而未掺杂样品只有121.1 mA·h/g［13］。……