리튬이온전지(LIBs)는 현대의 휴대용 전자기기와 미래 모빌리티 솔루션에 필수적이지만, 고속 충전 성능과 사이클 안정성을 향상시키는 일은 여전히 상당한 과제로 남아 있다. 본 연구에서는 망간(Mn)을 도핑한(0, 0.05, 0.1, 0.2 at.%) 산화코발트(Co 3 O 4 ) 나노섬유를 도입함으로써 LIB 음극(anode) 성능을 향상시키기 위한 새로운 전략을 조사하였다. Mn 도핑은 격자 왜곡을 유도하고 산소 공공(oxygen vacancies)을 생성함으로써, 1차원 나노섬유를 따라 연결된 Co 3 O 4 나노입자의 크기를 감소시키며, 그 결과 전자 전도도와 반응성을 향상시킨다. Co 3 O 4 호스트에 Mn 도펀트를 통합하면 입자 크기가 감소하고 Li+ 확산 경로가 단축되며 Li-ion에 접근 가능한 면적이 증가하여, 전자/Li+ 수송과 사이클 안정성이 향상된다. 최적화된 Mn 도핑 수준(0.2 at.%)을 갖는 LIB 전지는 최소화된 부반응, 300사이클 후 500 mA g−1에서의 높은 비용량 1237 mAh g−1, 그리고 5 A g−1이라는 극도로 높은 전류 밀도에서도 490 mAh g−1에 이르는 인상적인 용량을 달성하였다. 본 연구는 입자 크기를 제어하기 위해 맞춤형 도핑 공학을 적용함으로써 LIB 음극 설계를 진전시키고, 원하는 구조적 및 전기화학적 특성을 구현하며, 지속가능한 에너지 기술을 위한 유용한 통찰을 제공한다. • Mn 도핑 (0–0.2 at.%) Co 3 O 4 나노섬유는 LiB 음극 성능을 향상시킨다. • 원자 수준의 Mn 도핑은 Co 3 O 4의 크기를 감소시켜 리튬 저장 동역학을 개선한다. • Mn 도핑은 산소 공공을 형성하여 전도도를 향상시키고 안정성을 강화한다. • 최적화된 0.2 at.% Mn 도핑은 부반응을 최소화하고 고율 용량을 개선한다.
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