图 3、a) SC-LLO和GSC-LLO在0.1 C (1 C = 200 mA g−1)2.0-4.8 V的首圈循环充放电曲线。b)首圈dQ/dV曲线。c) SC-LLO和GSC-LLO在2.0-4.8 V ,0.1 C下循环100圈的放电容量,插图是能量密度对比。d) SC-LLO和GSC-LLO在0.1-3C的倍率性能。e)SC-LLO和GSC-LLO在首圈循环充电(插图)和放电过程中的Li+扩散系数。图3a中SC-LLO和GSC-LLO都表现出典型的LLO充放电曲线。GSC-LLO的充放电容量(323/237 mAh g–1)相比SC-LLO(353/260 mAh g−1)稍低。其中GSC-LLO的充电曲线相比SC-LLO的斜坡延长和平台缩短,对应了LiTMO2相晶畴比例增加和Li2MnO3相晶畴比例降低。相应地,GSC-LLO的dQ/dV曲线在3.6–3.9 V处显示出与Ni2+/4+和Co3+/4+的氧化还原峰,而SC-LLO的dQ/dV曲线则在~4.5 V处显示了强Li2MnO3活化峰,在3.3 V左右显示出Mn4+还原峰。如图3c所示,尽管GSC-LLO的放电容量在前10个循环低于SC-LLO,但它可以在接下来的循环中保持稳定。100次循环后,SC-LLO和GSC-LLO保持225和237 mAh g−1的放电容量,相应的容量保持率分别为87.6%和97.6%。显然,浓度梯度可以提高循环稳定性、能量保持率(插图)和倍率性能(图3d),以及缓解放电电压平台衰减(支持信息)。图3e显示GSC-LLO具有更高的DLi+值,这与提高的倍率性能一致。在LLO的电化学反应过程中,Mn的氧化还原动力学慢于Ni和Co,因此加速了Li+扩散并提高了GSC-LLO的倍率性能,这可能归因于具有浓度梯度的“单晶”颗粒表面的Mn含量较低。