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Cerotic acid assisted sol-gel synthesis and electrochemical performance of double doped spinels (LiCr<sub>x</sub>Mg<sub>y</sub>Mn<sub>2-x-y</sub>O<sub>4</sub>) as cathode materials for lithium rechargeable batteries
저자
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2016
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
197-210(14쪽)
제공처
소장기관
<P><B>Abstract</B></P> <P>LiMn<SUB>2</SUB>O<SUB>4</SUB> and LiCr<SUB>x</SUB>Mg<SUB>y</SUB>Mn<SUB>2-x-y</SUB>O<SUB>4</SUB> (x=0.50; y=0.05–0.50) powders are synthesized via sol-gel method for the first time using Cerotic acid as chelating agent. The synthesized spinel samples have been subjected to physical and electrochemical characterization viz., thermo gravimetric analysis (TG/DTA), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), field-emission scanning electron microscopy (FESEM), transmission electron microscopy (TEM) and electrochemical characterization viz., electrochemical galvanostatic cycling studies, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and differential capacity curves (dQ/dE). XRD finger print patterns of LiMn<SUB>2</SUB>O<SUB>4</SUB> and LiCr<SUB>x</SUB>Mg<SUB>y</SUB>Mn<SUB>2-x-y</SUB>O<SUB>4</SUB> ratifies the high degree of crystallinity with single phase compound. FESEM image of undoped pristine spinel clearly depicts uniform spherical surface morphology with an average particle size of 0.5μm while LiCr<SUB>0.5</SUB>Mg<SUB>0.05</SUB>Mn<SUB>1.45</SUB>O<SUB>4</SUB> samples depicting the cabbage morphology somewhat large good agglomerated particles of 200nm.</P> <P>TEM images of LiMn<SUB>2</SUB>O<SUB>4</SUB> and LiCr<SUB>0.5</SUB>Mg<SUB>0.05</SUB>Mn<SUB>1.45</SUB>O<SUB>4</SUB> particles depict that the synthesized particles are nano-sized (100nm) with spherical morphology and cloudy agglomerated particle size of 200nm. Charge-discharge studies of LiMn<SUB>2</SUB>O<SUB>4</SUB> samples calcined at 850°C deliver the high discharge capacity of 130mAhg<SUP>−1</SUP> corresponds to 94% columbic efficiency during the first cycle, while LiCr<SUB>0.5</SUB>Mg<SUB>0.05</SUB>Mn<SUB>1.45</SUB>O<SUB>4</SUB> delivering 123mAhg<SUP>−1</SUP> corresponds to 81% columbic efficiency in the first cycle. Inter alia, all four dopant compositions investigated, LiCr<SUB>0.5</SUB>Mg<SUB>0.05</SUB>Mn<SUB>1.45</SUB>O<SUB>4</SUB> delivers the maximum discharge capacity of 119, 114mAhg<SUP>−1</SUP> in 5th and 10th cycle with a low capacity fade of 0.1, 0.1 mAh g<SUP>−1</SUP> cycle<SUP>−1</SUP> and columbic efficiency of 99, 99%.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> A novel Cerotic acid assisted sol–gel synthesis of LiMn<SUB>2</SUB>O<SUB>4</SUB> and LiCr<SUB>x</SUB>Mg<SUB>y</SUB>Mn<SUB>2-x-y</SUB>O<SUB>4</SUB>. </LI> <LI> XRD patterns of LiMn<SUB>2</SUB>O<SUB>4</SUB> and LiCr<SUB>x</SUB>Mg<SUB>y</SUB>Mn<SUB>2-x-y</SUB>O<SUB>4</SUB> shows high degree of crystallinity. </LI> <LI> SEM images of LiMn<SUB>2</SUB>O show spherical morphology with particle size (0.5μm). </LI> <LI> TEM images of LiCr<SUB>0.5</SUB>Mg<SUB>0.05</SUB>Mn<SUB>1.45</SUB>O<SUB>4</SUB> depicts agglomerated particle size of 200nm. </LI> <LI> LiMn<SUB>2</SUB>O<SUB>4</SUB> calcined at 850°C deliver the high discharge capacity of 130mAhg<SUP>−1</SUP>. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>LiCr<SUB>0.50</SUB>Mn<SUB>1.50</SUB>O<SUB>4</SUB>.</P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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