Inhibiting collective cation migration in Li-rich cathode materials as a strategy to mitigate voltage hysteresis

阴极 材料科学 磁滞 化学物理 电压 化学工程 光电子学 纳米技术 凝聚态物理 化学 电气工程 物理化学 物理 工程类
作者
Jianping Huang,Bin Ouyang,Yaqian Zhang,Liang Yin,Deok‐Hwang Kwon,Zijian Cai,Zhengyan Lun,Guobo Zeng,Mahalingam Balasubramanian,Gerbrand Ceder
出处
期刊:Nature Materials [Springer Nature]
卷期号:22 (3): 353-361 被引量:110
标识
DOI:10.1038/s41563-022-01467-z
摘要

Lithium-rich cathodes are promising energy storage materials due to their high energy densities. However, voltage hysteresis, which is generally associated with transition metal migration, limits their energy efficiency and implementation in practical devices. Here we reveal that voltage hysteresis is related to the collective migration of metal ions, and that isolating the migration events from each other by creating partial disorder can create high-capacity reversible cathode materials, even when migrating transition metal ions are present. We demonstrate this on a layered Li-rich chromium manganese oxide that in its fully ordered state displays a substantial voltage hysteresis (>2.5 V) associated with collective transition metal migration into Li layers, but can be made to achieve high capacity (>360 mAh g−1) and energy density (>1,100 Wh kg−1) when the collective migration is perturbed by partial disorder. This study demonstrates that partially cation-disordered cathode materials can accommodate a high level of transition metal migration, which broadens our options for redox couples to those of mobile cations. The high energy densities of Li-rich cathodes are promising for Li-ion batteries, but voltage hysteresis limits their practical implementation. Voltage hysteresis is shown to be related to collective migration of metal ions, and isolating migration leads to high-capacity reversible cathodes.
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
坚定的小馒头完成签到 ,获得积分10
刚刚
刚刚
1秒前
zy发布了新的文献求助10
1秒前
RowanLuo完成签到,获得积分10
1秒前
weeqe完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
科目三应助开心的西瓜采纳,获得10
3秒前
小苹果完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
JJ完成签到,获得积分10
4秒前
小李子完成签到 ,获得积分10
4秒前
Dd18753801528完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
5秒前
yummy弯完成签到 ,获得积分10
6秒前
热心犀牛完成签到,获得积分20
6秒前
义气访曼完成签到 ,获得积分10
6秒前
shiwuu完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
sdhyyhxn发布了新的文献求助10
7秒前
nover完成签到,获得积分10
8秒前
meww发布了新的文献求助30
9秒前
犹豫的夏旋完成签到 ,获得积分10
9秒前
幽默贞发布了新的文献求助10
9秒前
爆米花应助爱吃鱼的猫采纳,获得10
9秒前
研友_LBKqyn完成签到,获得积分10
9秒前
Ginny关注了科研通微信公众号
10秒前
沉静秋尽完成签到,获得积分10
10秒前
ZJCYY发布了新的文献求助10
10秒前
万能图书馆应助小饶采纳,获得10
10秒前
11秒前
AI_S完成签到,获得积分10
11秒前
yy完成签到 ,获得积分10
11秒前
京墨天一完成签到,获得积分10
11秒前
Imstemcell发布了新的文献求助10
13秒前
露露完成签到,获得积分10
13秒前
13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
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.).. Frederic G. Reamer 1070
Introduction to Early Childhood Education 1000
2025-2031年中国兽用抗生素行业发展深度调研与未来趋势报告 1000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 871
The International Law of the Sea (fourth edition) 800
A Guide to Genetic Counseling, 3rd Edition 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 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 5419086
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4534583
关于积分的说明 14145240
捐赠科研通 4450997
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2441514
邀请新用户注册赠送积分活动 1433156
关于科研通互助平台的介绍 1410511