Unveiling the parasitic-reaction-driven surface reconstruction in Ni-rich cathode and the electrochemical role of Li2CO3

阴极 材料科学 X射线光电子能谱 电化学 电解质 介电谱 杂质 扫描电子显微镜 化学工程 化学物理 分析化学(期刊) 化学 复合材料 电极 物理化学 有机化学 色谱法 工程类
作者
Jiyu Cai,Zhenzhen Yang,Xinwei Zhou,Bingning Wang,Ana F. Suzana,Jianming Bai,Chen Liao,Yuzi Liu,Yanbin Chen,Song Shun-lin,Xuequan Zhang,Li Wang,Xiangming He,Xiangbo Meng,Niloofar Karami,Baasit Ali Shaik Sulaiman,Natasha A. Chernova,S. Upreti,Brad Prevel,Feng Wang
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:85: 126-136 被引量:24
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2023.05.048
摘要

Nickel-rich transition-metal oxides are widely regarded as promising cathode materials for high-energy-density lithium-ion batteries for emerging electric vehicles. However, achieving high energy density in Ni-rich cathodes is accompanied by substantial safety and cycle-life obstacles. The major issues of Ni-rich cathodes at high working potentials are originated from the unstable cathode-electrolyte interface, while the underlying mechanism of parasitic reactions towards surface reconstructions of cathode materials is not well understood. In this work, we controlled the Li2CO3 impurity content on LiNi0.83Mn0.1Co0.07O2 cathodes using air, tank-air, and O2 synthesis environments. Home-built high-precision leakage current and on-line electrochemical mass spectroscopy experiments verify that Li2CO3 impurity is a significant promoter of parasitic reactions on Ni-rich cathodes. The rate of parasitic reactions is strongly correlated to Li2CO3 content and severe performance deterioration of Ni83 cathodes. The post-mortem characterizations via high-resolution transition electron microscope and X-ray photoelectron spectroscopy depth profiles reveal that parasitic reactions promote more Ni reduction and O deficiency and even rock-salt phase transformation at the surface of cathode materials. Our observation suggests that surface reconstructions have a strong affiliation to parasitic reactions that create chemically acidic environment to etch away the lattice oxygen and offer the electrical charge to reduce the valence state of transition metal. Thus, this study advances our understanding on surface reconstructions of Ni-rich cathodes and prepares us for searching for rational strategies.
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
1秒前
gzyyb发布了新的文献求助10
1秒前
石土土完成签到 ,获得积分10
2秒前
Sara完成签到,获得积分10
2秒前
光亮往事发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
情怀应助tscclm采纳,获得10
2秒前
3秒前
子车谷波发布了新的文献求助10
4秒前
廿廿廿完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
叶子发布了新的文献求助10
5秒前
感性的神级完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
可爱的函函应助Soin采纳,获得10
5秒前
科研通AI5应助PlanetaryLayer采纳,获得10
5秒前
fk发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
7秒前
慕青应助学术地瓜采纳,获得10
7秒前
7秒前
Ava应助无辜笑容采纳,获得10
8秒前
8秒前
Raine发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
所所应助毛不二采纳,获得10
9秒前
大个应助温婉采纳,获得10
9秒前
蔡宇滔完成签到,获得积分10
9秒前
虚幻的璟完成签到,获得积分10
10秒前
求学完成签到 ,获得积分10
10秒前
汉堡包应助鱼鱼mm采纳,获得10
11秒前
雨晴完成签到,获得积分20
11秒前
Yynnn发布了新的文献求助30
12秒前
蔡宇滔发布了新的文献求助10
12秒前
胡萝卜发布了新的文献求助10
12秒前
沅沅流长发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
carson发布了新的文献求助30
13秒前
qxxxxx发布了新的文献求助10
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各位详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 3000
F-35B V2.0 How to build Kitty Hawk's F-35B Version 2.0 Model 2000
줄기세포 생물학 1000
The Netter Collection of Medical Illustrations: Digestive System, Volume 9, Part III - Liver, Biliary Tract, and Pancreas (3rd Edition) 600
Founding Fathers The Shaping of America 500
中国减肥产品行业市场发展现状及前景趋势与投资分析研究报告(2025-2030版) 500
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 催化作用 遗传学 冶金 电极 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4521057
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3963209
关于积分的说明 12283703
捐赠科研通 3626723
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1995890
邀请新用户注册赠送积分活动 1032216
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 922372