Rational design of surface reconstruction with pinning effect to relieving bulk fatigue for high energy single-crystal Ni-rich cathodes

阴极 材料科学 锂(药物) 衰退 离子 结构稳定性 化学物理 相(物质) 动能 Crystal(编程语言) 电压 纳米技术 化学 电气工程 物理化学 结构工程 电信 医学 计算机科学 内分泌学 有机化学 工程类 量子力学 程序设计语言 解码方法 物理
作者
Ying‐de Huang,Han‐xin Wei,Peiyao Li,Lin‐bo Tang,Yu‐hong Luo,Xinming Fan,Cheng Yan,Jing Mao,Kehua Dai,He-Zhang Chen,Xiahui Zhang,Junchao Zheng
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:470: 144254-144254 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.144254
摘要

Single-crystal Ni-rich layered cathodes have become the mainstream commercial lithium ion batteries because of their structural and cyclic stability. In order to obtain a higher energy density, the cut-off voltage (>4.4 V) must be increased. However, the mechanism of capacity fading at high voltages remains unclear. This study proved that the capacity fading of single-crystal Ni-rich layered materials at high voltage is caused by the appearance of fatigued phases due to surface structure degradation. In particular, a structural evolution mechanism based on the premigration of rare earth elements to lithium sites to form reconstruction layers at the atomic scale was proposed in this paper. The introduction of rare earth element Sc leads to a nanoscale reconstruction layer with a pinning effect on the surface of the Ni-rich material, which alleviates the barriers of kinetic to lithium ions in the highly charged state, improves the reversibility phase transition of the H2 to H3 phase, and maintains structural stability. In particular, the Sc-doped cathodes have a superb capacity retention rate of 95.1% after 300 cycles at 5C under the voltage of 4.6 V with a loss of only 0.016% capacity per cycle. This study reveals the intrinsic link between the capacity fading and structural evolution, providing new insights for the research of Ni-rich layered cathode materials with high energy density.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
1秒前
佟厉完成签到 ,获得积分10
3秒前
干净听双发布了新的文献求助10
4秒前
果奶绝甜发布了新的文献求助30
4秒前
淡定的牛排完成签到,获得积分10
9秒前
11秒前
追风少年发布了新的文献求助10
12秒前
大模型应助qinjiayin采纳,获得10
12秒前
初七完成签到 ,获得积分10
13秒前
小章鱼完成签到,获得积分10
15秒前
科研通AI6应助真实的青旋采纳,获得10
18秒前
科研通AI6应助真实的青旋采纳,获得10
18秒前
科研通AI6应助真实的青旋采纳,获得10
18秒前
完美世界应助真实的青旋采纳,获得10
18秒前
科研通AI6应助真实的青旋采纳,获得10
18秒前
19秒前
culiucabbage完成签到 ,获得积分10
20秒前
20秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
20秒前
peter完成签到,获得积分10
21秒前
z104完成签到 ,获得积分10
21秒前
淳于友琴发布了新的文献求助10
22秒前
22秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
22秒前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
戴迪发布了新的文献求助10
23秒前
我是老大应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
23秒前
23秒前
末123456完成签到,获得积分10
23秒前
23秒前
遗世角落完成签到,获得积分20
23秒前
SciKid524完成签到 ,获得积分10
23秒前
25秒前
张静完成签到,获得积分10
25秒前
SciGPT应助干净听双采纳,获得10
25秒前
26秒前
高分求助中
Aerospace Standards Index - 2025 10000
(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
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 1000
Teaching Language in Context (Third Edition) 1000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 961
流动的新传统主义与新生代农民工的劳动力再生产模式变迁 500
The Tangram Book: The Story of the Chinese Puzzle With over 2000 Puzzles to Solve 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5451560
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4559313
关于积分的说明 14273187
捐赠科研通 4483296
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2455445
邀请新用户注册赠送积分活动 1446234
关于科研通互助平台的介绍 1422280