石油、煤炭等化石燃料的消耗日益增加，导致环境污染加剧。因此，有必要寻找替代能源来缓解环境问题。锂离子电池由于结构和功能上的优势，已成为重要的新能源类型和能源存储设备。近期我校材料与冶金学院，国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心，高分子材料与工程专业，郭建兵研究员指导的研究生林方畅，在材料领域权威期刊《Electrochimica Acta》（中科院一区，IF=6.901）上发表重要成果“Synergistic effect of Mg and Y co-dopants on enhancement of electrochemical properties of LiNi0.5Mn1.5O4 spinel”。贵州大学材料与冶金学院高分子材料与工程专业，2019级硕士研究生林方畅为第一作者，通讯作者为郭建兵研究员。

Fig. 1 The XRD patterns (a) LiNi_0.5Mn_1.5O₄ and LiNi_0.5-xMg_xMn_1.48Y_0.02O₄ (x = 0.005,0.01, 0.03) samples and (b) magnified images of (111) peak

Fig. 2 The FE-SEM images of (a) LiNi_0.49Mg_0.01Mn_1.48Y_0.02O₄ precursor and (b) 1 h, (c) 3 h, (d) 6 h, (e) 9 h, (f) 12 h sintering time.

Fig. 3. SEM images of (a-a’) pristine (b-b’) LiNi_0.495Mg_0.005Mn_1.48Y_0.02O₄ (c-c’) LiNi_0.49Mg_0.01Mn_1.48Y_0.02O₄ (d-d’) LiNi_0.047Mg_0.03Mn_1.48Y_0.02O₄ LNMO samples

本研究采用柠檬酸辅助设计了一种新型的阳离子共掺杂LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料。根据现有研究报道Mg²⁺离子的引入能够提高LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料在循环过程中的结构稳定性和电导率等特性，此外，由于Y³⁺离子的引入形成键能高于Mn-O和Ni-O的Y-O键因而能够提高LNMO材料的循环稳定性。因此，利用Y³⁺和Mg²⁺两种不同价态离子的影响对LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料进行掺杂改性研究，并探究了Mg²⁺和Y³⁺两种阳离子基于不同掺杂位点产生的协调作用对LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料电化学性能的影响。结构、形貌和电化学性能测试的结果表明Mg²⁺和Y³⁺双阳离子的共掺杂策略对LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料的倍率性能和长期循环稳定性具有积极作用，同时这一策略也为LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极材料的改性提供了一种新思路。

Fig. 4 The electrochemical performance: (a) rate; (b) EIS and (c-d) cyclic stability.

感谢“国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心”提供的科研平台和实验帮助。

（https://doi.org/10.1016/j.electacta.2021.139433）