碲掺杂策略协同增强富锂层状氧化物（LLOs）结构稳定性与锂离子扩散动力学

本研究通过高价位碲（Te6+）掺杂富锂层状氧化物（LLO）正极材料，构建强Te–O键以抑制晶格氧释放、扩大层间距并诱导氧空位，同步实现结构稳定性提升与Li+扩散动力学优化。Te0.02样品展现出高初始容量（0.1C下287.99 mAh g?1）和优异循环稳定性（100圈后容量保持率87.06%），为高能量密度锂离子电池（LIB）正极设计提供新策略。

　　

Results and discussion

所有样品的形貌通过场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）进行观察。如图1a–e所示，所有喷雾干燥样品均由尺寸约10–12 μm的均匀球形颗粒组成。与未掺杂的富锂层状氧化物（bare LLOs）相比，碲掺杂的LLOs在SEM图像中显示出明显更粗糙的表面。这种表面粗糙度的增加可归因于碲离子在过渡金属（TM）层内取代所诱导的结构畸变。碲的掺入因其具有不同的离子半径和化学性质，引发了局部晶格应变和表面重构，从而改变了颗粒的纹理特征。

Conclusion

本研究表明，碲（Te）掺杂可有效解决传统富锂层状氧化物（LLOs）的关键局限性，包括电压衰减、结构不稳定性和氧释放问题，成功制备出具有改善电化学性能和长期稳定性的LLOs。研究发现，碲掺杂在增强LLOs的结构和电化学性能方面发挥着关键作用。具体而言，强Te–O键的形成有效抑制了晶格氧的释放。X射线光电子能谱（XPS）分析证实，Te掺杂样品在循环后氧物种的稳定性更高，表明氧氧化还原过程的可逆性得到改善。此外，碲的引入扩大了晶格参数，特别是(003)层间距，为锂离子（Li⁺）提供了更宽的扩散通道。电化学测试进一步证明，即使碲含量很低，Te掺杂的LLOs在容量保持率和循环稳定性方面均优于未掺杂的样品。这些发现突显了高价Te掺杂在同时实现结构强化和增强离子电导率方面的有效性。与先前的改性方法不同，这种Te掺杂策略为设计先进的高能量正极材料提供了一条新途径。