DOI: 10.1021/acsami.0c05752
通過固態反應（SSR-S）、水熱法（HT-LLO）和靜電紡絲工藝（ES-LLO）合成了具有三種不同微結構形式Li1.23Mn0.538Ni0.117Co0.114O2組成的富鋰層狀氧化物（LLO）正極，并研究了其形貌對電化學性能的影響。盡管陰極具有不同的形態，但在結構上它們是相同的。在掃描透射電子顯微鏡下，使用能量色散X射線光譜（EDS）映射進行的元素色散研究顯示元素分布均勻。但是，SSR-LLO和ES-LLO納米纖維顯示出輕微的富Co區。從充放電、C-倍率性能和循環穩定性等方面評估了LLO正極的電化學性能。纖維狀LLO正極實現了275 mAh g-1的高可逆容量，這也表明其具有良好的高倍率性能（10C速率下為80 mAh g-1）。其容量和倍率性能均優于SSR-LLO[210.5 mAh g-1（0.1C速率）和4 mAh g-1（3C速率）]以及HT-LLO[242 mAh g-1（0.1C速率）和22 mAh g-1（10C速率）]正極。ES-LLO正極以1C的速率在100個循環后顯示出88％的容量保持率。觀察發現在三個正極中循環電壓降低是常見的，但是，在ES-LLO的循環過程中觀察到最小的電壓衰減和容量損失。良好連接的小LLO顆粒在ES-LLO中形成纖維狀微結構，可提供增強的電解質/正極界面面積，并減少Li+的擴散路徑長度。這也促進了靜電紡LLO正極的優異電化學性能，以更好地適用于快速充電電池。
圖1.（a）SSR-LLO、（b）HT-LLO和（c）Rietveld改進的ES-LLO的XRD圖。（d）六角形和（e）單斜相的標準ICDD數據。峰（i）（006）/（012）和（ii）（018）/（110）XRD圖的放大區域。
圖2.SSR-LLO、HT-LLO和ES-LLO的拉曼光譜顯示層狀結構的特征譜帶。
圖3.LLO的SEM圖像：（a）通過SSR制備的納米顆粒附聚物，（b）通過水熱法合成的片晶，以及（c）通過靜電紡絲工藝將纖維中的納米顆粒徹底互連。
圖4.通過不同工藝合成的LLO的明場TEM圖像：（a，d）固態反應（SSR-LLO），（b，e）水熱法（HT-LLO），（c，f）靜電紡絲工藝（ES-LLO）。
圖5.（a-e）SSR-LLO、（f-j）HT-LLO、（k-o）ES-LLO陰極的元素映射。圖的比例尺為1μm。富Co區由（d，n）中的白色箭頭指示。
圖6.SSR-LLO、HT-LLO和ES-LLO正極的（a）Ni L-邊緣、（b）Co L-邊緣、（c）Mn L-邊緣和（d）O K-邊緣的XANES光譜。
圖7.（a）SSR-LLO、HT-LLO和ES-LLO正極的初始充放電曲線。LLO陰極在不同C速率下的恒電流充放電曲線：（b）SSR-LLO，（c）HT-LLO，（d）ES-LLO。
圖8.（a）在2.0 V至4.7 V的電位范圍內測得LLO正極相對于Li/Li+的倍率性能。（b）從（a）獲得不同C速率（0.1C至20C）下SSR-LLO、HT-LLO和ES-LLO正極的平均容量。豎條表示每個C速率下容量變化的范圍。
圖9.根據LLO正極在1C速率下的（a）電容變化和（b）平均放電電壓電勢變化，評估LLO正極在1C速率下100次循環中的循環性能。
圖10.（a-c）在不同循環下以1C速率測量的納米顆粒（SSR-LLO）、納米片晶（HT-LLO）和纖維狀（ES-LLO）正極的充放電曲線，（d-f）顯示SSR-LLO、HT-LLO和ES-LLO正極的相應dQ/dV圖。
圖11.餅圖總結了文獻中報道的纖維狀LLO正極在0.1C速率（左圖）和5C速率（右圖）下的容量值。圈出的數字是指從“支持信息”部分給出的參考中獲得的數據源。褐紅色的扇形段中標記的容量值呈徑向增加。以圓圈大小表示的容量值在“容量”餅圖段中顯示。其他餅圖段，綠色（Li）、紅色（Mn）、棕色（Ni）和粉紅色（Co）顯示了分子式LiaMnxNiyCozO2中元素的組成。徑向線表示a、x、y和z的值。這些值在外圓的圓周上給出。
