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鲍梦凡1, 韦正兵1, 徐世彪1, 程怡1,陈诗洁1, 檀杰1, 郑翠红1, 林娜1, 冒爱琴1, 2*
Mengfan Bao 1, Zhengbing Wei 1, Shibiao Xu 1, Yi Cheng 1, Shijie Chen 1, Jie Tan 1, Cuihong Zheng 1, Na Lin 1,Aiqin Mao 1,2*
摘要: 为了进一步提升高熵氧化物负极材料的结构稳定性及电子/离子传输动力学,本研究以尖晶石型(Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2Zn0.2)3O4高熵氧化物为研究基础,采用溶液燃烧法,通过S2?阴离子掺杂策略调控其本征缺陷与微观结构,成功制备了具有可控氧空位和晶格畸变及介孔网状结构的尖晶石型 (Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2Zn0.2)3O4-xSx(x=0,0.15,0.3,0.6,0.9)高熵氧化物锂离子电池负极材料。电化学测试结果表明:(Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2Zn0.2)3O3.7S0.3(S0.3)电极展示了优异的循环稳定性和倍率性能,在200 mA/g下循环150圈后可保持1513 mAh/g的可逆放电比容量(容量保持率高达100%),在1000 mA/g下循环350圈后仍具有310 mAh/g的放电比容量,相较于未掺杂的电极 (Cr0.2Fe0.2Mn0.2Ni0.2Zn0.2)3O4,在不同电流密度下比容量分别提升223 %与147 %。其优异的电化学性能主要归因于:一方面,适量S2?掺杂不仅增加构型熵,还能缓解晶格畸变并降低氧空位浓度,从而显著提升电极材料的循环稳定性;另一方面,晶格畸变、氧空位与晶粒尺寸的协同优化显著改善电子/离子传输(S0.3的电导率高达22.4 S·m?1,且DLi?较大)并有效提升赝电容贡献率。本研究为兼具结构稳定性、高能量密度与长循环寿命的锂离子电池负极材料设计提供了新思路与实验基础。