Revealing the Ultrahigh Rate Performance of the La and Ce Co-doping LiFePO4 Composite

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作者
Baofeng Zhang,Xiaoning Ma,Wenqiang Hou,Wei Yuan,Lixia He,Yang Ou,Yuebo Liu,Jie Wang,Youlong Xu
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:5 (12): 14712-14719 被引量:42
标识
DOI:10.1021/acsaem.2c02035
摘要

LiFePO 4 with ultrahigh rate ability and enhanced electronic/ionic conductivity can be achieved by element doping. However, the role of substitution on the electronic/ionic conductivity and size effect on the electrochemical performance are still open. Here, LiFePO 4 particles (LC-LFP) with tuned sizes are synthesized via La and Ce co-doping, delivering a capacity of 91.9 mAh g –1 under 200 C. In addition, LC-LFP exhibit a power density as high as 57.6 kW kg –1 when the energy density is nearly 300 Wh kg –1 owing to the 10 5 enhancement of inherent conductivity and 10 5 Li + diffusion ability. DFT results suggest that La and Ce co-doping would not only facilitate free Li + ions to extrude out of the unit cell due to the structure distortion but also generate extra middle-gap states to boost the carrier concentration. Furthermore, it appears that atoms on the surface of the particles tend to decrease the band gap and lower the conduction band compared to the atoms in the bulk. This work demonstrates and discloses a promising strategy to enhance the rate performance of LiFePO 4 by element co-doping.
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