Le Lithium manganèse fer Phosphate (LMFP) est un composant pivot dans les électrodes positives de batterie lithium-ion, offrant une gamme d’avantages tels que la densité énergétique accrue, des profils de sécurité impeccables, et une nature relativement rentable. Ces attributs positionnent LMFP comme une amélioration potentielle à partir de lithium fer phosphate. Malgré ces mérites, des défis persistants comme une conductivité électrique plus faible et une capacité de diffusion Li+ ont entravé son application commerciale à grande échelle.
La technique d’encapsulation du carbone, impliquant le revêtement uniforme de couches de carbone sur la surface du matériau, présente une avenue prometteuse pour améliorer LMFP' S des performances électrochimiques. En établissant des voies efficaces pour la diffusion de Li+ et en augmentant la conductivité des matériaux, l’encapsulation de carbone empêche simultanément l’élargissement et l’agrégation des particules cristallines.
L’utilisation de diverses sources de carbone — comme le glucose, le saccharose, l’acide citrique, le graphène et les nanotubes de carbone — influence grandement l’efficacité de ce processus. Notamment, les nanotubes de carbone, l’oxyde de graphène réduit et les sources de carbone complexes présentent des effets de modification supérieurs.
Infuser des atomes comme S, N, P dans le revêtement de carbone améliore encore les performances LMFP. Des études ont montré que le dopage à l’azote modifie la morphologie des matériaux et introduit des sites de défauts actifs, améliorant ainsi les coefficients de diffusion Li+ et la conductivité. Cependant, un dopage excessif à l’azote peut conduire à de grands nanocristaux, ce qui nuit aux performances électrochimiques.
Le dopage au phosphore a montré un potentiel important en facilitant une abondance de vecteurs de charge d’électrons libres, améliorant ainsi le degré de graphitisation du revêtement de carbone et assurant un transfert électronique rapide. Ces modifications ouvrent de vastes perspectives d’application pour les matériaux LMFP revêtus de carbone dopés au phosphore.
La création d’un revêtement hybride en combinant des matériaux de carbone et des substances conductrices est apparue comme une autre stratégie prometteuse. La recherche a révélé qu’une composition hybride appropriée équilibre la conductivité ion/ électron et optimise les performances électrochimiques, mettant en évidence le potentiel de cette approche.
Réduire la taille des particules des matériaux à l’échelle du nanomètre et concevoir des morphologies spécifiques améliorent considérablement LMFP' capacité de charge et de décharge de S et rendement du taux. La régulation de la taille et de l’orientation des particules est cruciale pour améliorer les performances des matériaux LMFP, en présentant des performances de cadence améliorées et une stabilité de cyclage notable.
Les réseaux conducteurs uniques structurés dans les matériaux donnent des performances exceptionnelles des matériaux LMFP. Des études ont démontré qu’un réseau conducteur tridimensionnel améliore considérablement l’efficacité de diffusion d’ion lithium et la conductivité électronique par rapport aux modes bidimensionnels conventionnels.
Alors que l’encapsulation de carbone améliore la conductivité externe, l’attention aux méthodes améliorant la conductivité interne reste critique. Le dopage d’ions à l’intérieur du matériau induit des défauts de grille, élargissant les voies de diffusion Li+ et augmentant la densité du porteur, améliorant ainsi la conductivité intrinsèque.
La recherche sur le LMFP non stoechiométrique vise à limiter les défauts anti-site le long des voies de diffusion Li+. Les rapports optimaux des constituants aident à supprimer les effets néfastes, à réduire la taille des particules et à améliorer la conductivité des matériaux. L’addition Excessive de lithium augmente cependant l’impédance de transfert de charge, ce qui indique la nécessité d’une approche équilibrée dans les stratégies non stoechiométriques.
En substance, l’interaction de l’encapsulation du carbone, de la nanodimensionnement, du contrôle morphologique, du dopage ionique et de la non-stoechiométrie sert de stratégies essentielles dans l’avancement des matériaux LMFP, promettant un immense potentiel dans l’amélioration des performances des batteries lithium-ion.
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