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Fe and Ti co-doped LiCoPO4 as High-voltage Cathode Materials for Lithium-ion Batteries, Journal of Colloid and Interface Science,706, 139617(2026)
Fe與Ti共摻雜 LiCoPO4 作為鋰離子電池之高電壓正極材料
 
Shu-Yu Chen, Shao-Chu Huang, Tsung-Yi Chen, Wen-Hsuan Lu, Yen-Lin Chen, Cho-Jen Tsai*, Han-Yi Chen*
2026/05/21
磷酸鈷鋰（LiCoPO4）是一種高電壓正極材料，具有約167 mA h g−1的高理論容量和高達約4.8 V的鈷氧化還原電位，從而實現高能量密度。然而，由於一維[0 1 0]鋰擴散路徑的結構限制，LiCoPO4的離子電導率較低。本研究引入Fe和Ti分別取代Co的晶格位點，以研究Ti共摻雜對10 at.% Fe取代的LiCoPO4的協同效應。雖然Fe取代已被廣泛報導可提高電化學穩定性，但Ti的價態高於Co，預計可產生陽離子空位，從而促進鋰化和脫鋰過程。本研究系統性地評估了LiCo0.9-2xFe0.1TixPO4的電化學、動力學和結構性質。Fe和Ti共摻雜樣品在0.1C倍率下初始放電容量為121 mA h g−1，在1C倍率下循環200次後容量維持率為85%。此外，Fe和Ti共摻雜樣品的鋰離子擴散係數在10−11至10−10 cm2 s−1範圍內，高於Fe單摻雜樣品，顯示Fe和Ti共摻雜可提高倍率性能。此外，臨場XRD結果顯示，Ti共摻雜使兩相轉變為固溶體行為，顯示其具有更快的反應動力學。本研究成功證實Fe和Ti的共摻雜可增強高壓正極LiCoPO4的結構和電化學性能。