Phase-Steering in Single-Crystal Layered Transition-Metal Oxide Cathodes by Initial Manganese Valence

尖晶石 材料科学 亚稳态 电化学 氧化物 氧化还原 单斜晶系 价(化学) 动力学 相(物质) 化学物理 阴极 化学工程 动能 氧化锰 离解(化学) 电极 工作(物理) 同种类的 电化学储能 无机化学 活化能 析氧 结晶学 电催化剂 固溶体
作者
Young Geol Yu,JinHa Shim,Jin Bae Lee,Jin Ho Bang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:20 (32): 22729-22743
标识
DOI:10.1021/acsnano.6c06826
摘要

Controlling transient phase evolution during high-temperature synthesis remains a significant challenge in the development of structurally robust layered oxide cathodes. Here, we demonstrate that the initial manganese oxidation state acts as a decisive structural director for phase bifurcation. Using a precursor-free model platform to decouple intrinsic redox kinetics from structural inheritance, we reveal that lower-valence precursors (Mn2+/Mn3+) kinetically trap the system in a metastable spinel intermediate (Li2Mn2O4). This pathway induces core-shell segregation, sluggish interdiffusion, and defect accumulation, resulting in mechanical fragility and rapid electrochemical degradation. In contrast, starting with Mn4+ stabilizes a structurally coherent monoclinic intermediate (Li2MnO3), which drastically lowers activation energy barriers and enables an energetically favorable topotactic transformation into a robust, homogeneous single-crystalline lattice. Furthermore, we show that introducing excess lithium thermodynamically steers the phase equilibrium of lower-valence precursors toward the layered-compatible Li2MnO3 intermediate, bypassing kinetic bottlenecks to achieve bulk homogenization. By establishing a quantitative, mechanistic link between precursor redox states, transient intermediate chemistry, and final electrochemical performance, this work provides a kinetically guided framework for the precise engineering of advanced energy storage materials.
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
罗雨绮发布了新的文献求助10
刚刚
勋出色完成签到,获得积分10
1秒前
tyy发布了新的文献求助10
1秒前
科目三应助HJJHJH采纳,获得20
1秒前
2秒前
无限饼干完成签到,获得积分10
2秒前
熬夜难改完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
2秒前
泡椒完成签到,获得积分10
3秒前
不羁的风发布了新的文献求助10
3秒前
iitj发布了新的文献求助10
3秒前
bkagyin应助氘代甲苯采纳,获得10
3秒前
水晶虾虾发布了新的文献求助10
4秒前
呆若吉姆完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
情怀应助唐嘉宏采纳,获得10
5秒前
隐形友蕊完成签到,获得积分10
5秒前
小鱼歪优发布了新的文献求助10
5秒前
求是发布了新的文献求助10
6秒前
丰富广缘发布了新的文献求助10
6秒前
合适的羿发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
HarryChan应助予秋采纳,获得10
8秒前
HarryChan应助予秋采纳,获得10
8秒前
赘婿应助大香樟树采纳,获得10
9秒前
今后应助华贞采纳,获得10
9秒前
LCW发布了新的文献求助10
9秒前
聪慧含烟完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
10秒前
10秒前
少年啊发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
zzz发布了新的文献求助10
11秒前
Dawn完成签到,获得积分10
12秒前
bigdognewspaper完成签到,获得积分10
12秒前
sunish发布了新的文献求助20
12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
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Photothermal Science and Techniques 500
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 7725177
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9277570
关于积分的说明 20122779
捐赠科研通 7301615
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3301627
关于科研通互助平台的介绍 2454989
邀请新用户注册赠送积分活动 2309373