双层锰酸盐正极LaSr₂Mn₂O_6.96在全固态氟离子电池中的结构与电化学行为

摘要

本研究探讨了Ruddlesden-Popper型双层锰酸盐LaSr₂Mn₂O_6.96作为全固态氟离子电池（FIBs）插层型正极材料的潜力。通过非原位X射线衍射分析了LaSr₂Mn₂O_6.96在氟离子嵌入/脱嵌过程中的结构变化，发现F^-的嵌入会形成三种不同的四方相。为理解这些物相的复杂行为，采用X射线吸收光谱和磁学测量手段研究了Mn氧化态及配位环境的变化。在20 kN的堆叠压力和1 V至-1 V电位区间的电化学循环中，LaSr₂Mn₂O_6.96的比容量从初始的～30 mAh g^-1持续增加至200次循环后的～68 mAh g^-1，库仑效率达～99%，且未出现容量衰减迹象。这表明双层锰酸盐LaSr₂Mn₂O_6.96有望成为循环稳定的全固态FIBs正极材料，尤其是在施加堆叠压力的条件下。

关键词

电池 / 全固态氟离子电池 / 氟化 / 脱氟 / Ruddlesden-Popper型结构 / 双层锰酸盐 / 插层型正极 / 电化学性能