镍离子掺杂MnCO₃负极材料的合成及其电化学性能研究

摘要

近年来，过渡金属碳酸盐因其易于制备和价格低廉的特点被认为是一种很有前景的锂离子电池（LIBs）负极材料，但其阳离子半径小、极化力大、较差的结构稳定性和倍率性能阻碍了其高性能的充分发挥。以MnCO₃为基础，采用双金属碳酸盐策略，利用简便的溶剂热法掺入镍离子，制备出了复合碳酸盐Ni_xMn_1-xCO₃（x=0.2、0.25、0.5）材料。通过X射线衍射图谱、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜等，对材料的结构和形貌进行了表征。作为锂离子电池负极材料，对复合碳酸盐Ni_xMn_1-xCO₃的电化学性能进行了研究。结果表明：镍离子的掺入会改变Ni_xMn_1-xCO₃材料的形貌；同时，双金属协同效应改善了其电化学性能。当x为0.25时，制备的Ni_0.25Mn_0.75CO₃材料表现出最小的粒径和最佳的电化学性能；在1 A/g电流密度下，经500次循环后，仍然具有595 mA·h·g^-1的可逆容量，证明了双金属碳酸盐策略在LIBs中的优越性。研究结果为高容量和循环稳定性的新型无机碳酸盐基材料作为锂离子电池负极的发展提供了理论依据。

关键词

溶剂热法 / 碳酸锰 / 锂离子电池 / 电化学性能 / 负极材料