1. पृष्ठभूमि
लिथियम धातु बैटरियों को उनकी उच्च ऊर्जा घनत्व के कारण अगली पीढ़ी की बैटरियों के लिए एक आदर्श उम्मीदवार माना जाता है। लिथियम से समृद्ध मैंगनीज से समृद्ध मैंगनीज कैथोड सामग्री असाधारण रूप से उच्च सैद्धांतिक क्षमता और ऊर्जा घनत्व प्रदान करती है, लेकिन कई चुनौतियाँ उनके व्यावसायिक अनुप्रयोग में बाधा डालती हैं। इनमें शामिल हैं: पहले चक्र के दौरान अपरिवर्तनीय लिथियम आयन अंतःक्षेपण और विअंतःक्षेपण, जिसके परिणामस्वरूप उच्च अपरिवर्तनीय क्षमता होती है; अवांछनीय प्रतिकूल प्रतिक्रियाएं और अपरिवर्तनीय संरचनात्मक परिवर्तन, जिसके परिणामस्वरूप क्षमता में कमी आई; सक्रिय सामग्रियों की सीमित गतिशीलता और चालकता, जिसके परिणामस्वरूप खराब दर प्रदर्शन होता है; और साइकिल चलाने के दौरान लगातार वोल्टेज विलंब। इन मुद्दों को संबोधित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने लिथियम {6}समृद्ध मैंगनीज-आधारित कैथोड सामग्री के इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए तत्व डोपिंग, सतह कोटिंग और संरचनात्मक संशोधन जैसे तरीके विकसित किए हैं। यह पेपर एक नवीन लिथियम {9} समृद्ध मैंगनीज {{10} आधारित कैथोड सामग्री, एलआरएमजेडएफ की जांच करता है, जो अपने प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए धनायन - और आयनों {{12} सह - डोपिंग रणनीति का उपयोग करता है।
2. प्रायोगिक विवरण
इस पेपर में LRMZF कैथोड सामग्री तैयार करने के लिए सोल{0}}जेल विधि का उपयोग किया गया है:
1. प्रीकर्सर सॉल्यूशन तैयार करना: लिथियम नाइट्रेट (LiNO3), निकेल नाइट्रेट (Ni(NO3)2·6H2O), कोबाल्ट नाइट्रेट (Co(NO3)2·6H2O), मैंगनीज नाइट्रेट (Mn(NO3)2·4H2O), और जिरकोनियम नाइट्रेट (Zr(NO3)4·5H2O) को विआयनीकृत पानी में एक विशिष्ट अनुपात में घोलकर बनाया गया। धातु नाइट्रेट समाधान. सॉल बनाने के लिए पीएच को नियंत्रित करते हुए हाइड्रोजन फ्लोराइड (एचएफ) घोल को धातु नाइट्रेट घोल में धीरे-धीरे बूंद-बूंद करके मिलाया गया। जेल बनाने के लिए सोल को उच्च तापमान पर गर्म किया गया।
2. सामग्री कैल्सीनेशन: एलआरएमजेडएफ कैथोड सामग्री प्राप्त करने के लिए जेल को मफल भट्टी में उच्च तापमान पर कैल्सीन किया गया था।
3. सामग्री को धोना और सुखाना: अशुद्धियों को दूर करने के लिए कैलक्लाइंड सामग्री को विआयनीकृत पानी और इथेनॉल से धोया गया था। अंतिम LRMZF कैथोड सामग्री प्राप्त करने के लिए धुली हुई सामग्री को सुखाने वाले ओवन में सुखाया गया था।