Stabilizing Ni‐Rich LiNi0.92Co0.06Al0.02O2 Cathodes by Boracic Polyanion and Tungsten Cation Co‐Doping for High‐Energy Lithium‐Ion Batteries

阴极 材料科学 兴奋剂 锂(药物) 钨 过渡金属 化学工程 无机化学 电化学 冶金 化学 电极 物理化学 光电子学 医学 生物化学 工程类 内分泌学 催化作用
作者
Zhenping Qiu,Yelong Zhang,Zheng Liu,Yan Gao,Jiaming Liu,Qingguang Zeng
出处
期刊:ChemElectroChem [Wiley]
卷期号:7 (18): 3811-3817 被引量:35
标识
DOI:10.1002/celc.202000927
摘要

Abstract Layered nickel‐rich transition metal oxide has been receiving much attention as high‐energy‐density cathode materials for rechargeable lithium‐ion batteries. However, the severe capacity fading caused by bulk structural degradation of Ni‐rich cathodes during lithiation/delithiation obstructs their commercialization. Herein, we modify the LiNi 0.92 Co 0.06 Al 0.02 O 2 (NCA92) cathode materials by W 6+ cation and BO 3 3− polyanion co‐doping to improve the structural stability and upgrade the electrochemical reversibility. The co‐doped NCA92 materials show remarkably improved cycling stability at 1 C with a capacity retention of 93.4 % after 100 cycles, whereas the pristine cathodes exhibit poor capacity retention of 53.0 % and suffer severe structural deterioration. Further studies reveal that the particle fragmentation resulted from the inherent internal strain and the structural degradation upon cycling can be effectively mitigated by W 6+ cation and BO 3 3− polyanion co‐doping. Besides, W 6+ and BO 3 3− co‐doping could enlarge the interlayer spacing of NCA92, thus increasing lithium‐ion diffusion coefficient, which is conducive to enhancing the rate capability. The present work demonstrates that cationic‐anionic co‐doping is an effective strategy to maintain the structural stability of Ni‐rich cathode materials, and it promotes the development of stable cathode materials for high energy density lithium‐ion batteries.
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