Role of Oxygen Vacancies on the Performance of Li[Ni0.5–xMn1.5+x]O4 (x = 0, 0.05, and 0.08) Spinel Cathodes for Lithium-Ion Batteries

尖晶石 氧气 分析化学(期刊) 材料科学 相(物质) 退火(玻璃) 化学计量学 无机化学 化学 冶金 物理化学 色谱法 有机化学
作者
Jie Song,Dong Wook Shin,Yuhao Lu,Charles Amos,Arumugam Manthiram,John B. Goodenough
出处
期刊:Chemistry of Materials [American Chemical Society]
卷期号:24 (15): 3101-3109 被引量:318
标识
DOI:10.1021/cm301825h
摘要

Investigation of the high-voltage Li[Ni 0.5– x Mn 1.5+ x ]O 4 ( x = 0, 0.05, 0.08) spinels prepared at temperatures of T ≤ 900 °C and given different thermal treatments has shown that the solubility limit for oxygen vacancies in the disordered spinel phase is small at 600 °C. With x = 0, long-range ordering of Ni 2+ and Mn 4+ and elimination of all oxygen vacancies occurs after an anneal at 700 °C. Above 700 °C, a reversible transition from spinel to rock-salt is initiated, to accommodate oxygen loss. A sample quenched from 900 °C into liquid nitrogen traps some rock-salt second phase; the volume fraction of rock-salt phase decreases with oxygen uptake to 600 °C. However, upon slow cooling (1 °C min –1 ) from 900 °C, the particles have time to eliminate most of the rock-salt phase by 700 °C; upon further cooling below 700 °C, the spinel phase and the oxygen gain are retained. However, the spinel phase retains oxygen vacancies and attendant Mn 3+ with only short-range order of Ni and Mn. The rock-salt phase lowers sharply the electrochemical capacity of the quenched sample; but retention of Mn 3+ in the slow-cooled sample improves the electrochemical performance relative to that of an oxygen-stoichiometric spinel formed by annealing at 700 °C. The Mn-rich Li[Ni 0.45 Mn 1.55 ]O 4 sample annealed at 700 °C exhibits a segregation of a long-range-ordered spinel phase and a Ni-deficient spinel phase having a larger fraction near the particle surface. Removal of the Ni 4+ /Ni 2+ redox reactions from the surface stabilizes the electrochemical performance at 55 °C, but the problem of Mn 2+ dissolution resulting from surface disproportionation of Mn 3+ to Mn 2+ and Mn 4+ remains.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
陆陆完成签到,获得积分10
1秒前
May发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
不想看文献完成签到,获得积分10
1秒前
温酒完成签到,获得积分10
2秒前
MSS2819发布了新的文献求助20
2秒前
2秒前
湉晴发布了新的文献求助10
2秒前
wanci的应助被独行的侠采纳,获得10
3秒前
Feng完成签到 ,获得积分10
3秒前
梁思申完成签到,获得积分10
4秒前
DCDDD888完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
朝阳完成签到,获得积分10
4秒前
隐形曼青的应助被土豆采纳,获得10
5秒前
Jeremy714完成签到,获得积分10
5秒前
怀念逸完成签到,获得积分10
5秒前
彭于晏的应助被yyx采纳,获得10
6秒前
曹磊完成签到,获得积分10
6秒前
小苗儿完成签到 ,获得积分10
8秒前
复杂的师完成签到,获得积分10
8秒前
编号27发布了新的文献求助10
9秒前
王艳完成签到 ,获得积分10
9秒前
JLB完成签到 ,获得积分10
9秒前
Ng_发布了新的文献求助10
9秒前
盖了帽了完成签到,获得积分10
10秒前
acihwduwhcu完成签到,获得积分10
10秒前
12秒前
13秒前
神勇的晓啸完成签到,获得积分10
13秒前
乘风完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
危潇完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
一投就中完成签到,获得积分10
14秒前
土豆完成签到,获得积分10
14秒前
H017完成签到,获得积分10
15秒前
Enya发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
pota_o完成签到 ,获得积分10
17秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8142661
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9542312
关于积分的说明 21650152
捐赠科研通 7727656
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3421714
关于科研通互助平台的介绍 2547123
邀请新用户注册赠送积分活动 2464462