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
加油完成签到 ,获得积分10
2秒前
cfw发布了新的文献求助10
2秒前
tyq关闭了tyq文献求助
3秒前
小马甲应助car子采纳,获得10
3秒前
小白完成签到 ,获得积分10
5秒前
6秒前
奋斗的铅笔完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
CipherSage应助galioo3000采纳,获得30
8秒前
10秒前
汉堡包应助gjww采纳,获得30
10秒前
etkra发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
潇洒语梦完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
朝颜完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
伶俐寒凡发布了新的文献求助10
15秒前
916发布了新的文献求助30
15秒前
一条鱼完成签到,获得积分20
15秒前
916发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
xiaoxiaostar完成签到,获得积分10
16秒前
大海完成签到,获得积分10
17秒前
micor应助楚舜华采纳,获得10
17秒前
ding应助11采纳,获得10
17秒前
18秒前
龙飞完成签到,获得积分10
18秒前
初景发布了新的文献求助30
18秒前
饼饼发布了新的文献求助10
18秒前
Ryan发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
etkra完成签到,获得积分10
20秒前
真君山山长完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
秋墨完成签到,获得积分10
22秒前
Big胆完成签到,获得积分10
22秒前
hbb完成签到,获得积分10
22秒前
23秒前
Cszdyeyoushen发布了新的文献求助10
23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
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Resiliency Scale for Adolescents--Chinese Version 600
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7320007
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8935743
关于积分的说明 18943116
捐赠科研通 6978495
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3214430
关于科研通互助平台的介绍 2382327
邀请新用户注册赠送积分活动 2193521