Oxygen Release Induced Chemomechanical Breakdown of Layered Cathode Materials

尖晶石 材料科学 晶间腐蚀 阴极 晶界 氧气 晶间断裂 纳米尺度 化学物理 纳米技术 氧化物 复合材料 微观结构 化学 冶金 有机化学 物理化学
作者
Linqin Mu,Ruoqian Lin,Rong Xu,Lili Han,Sihao Xia,Dimosthenis Sokaras,James D. Steiner,Tsu‐Chien Weng,Dennis Nordlund,Marca M. Doeff,Yijin Liu,Kejie Zhao,Huolin L. Xin,Feng Lin
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:18 (5): 3241-3249 被引量:330
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.8b01036
摘要

Chemical and mechanical properties interplay on the nanometric scale and collectively govern the functionalities of battery materials. Understanding the relationship between the two can inform the design of battery materials with optimal chemomechanical properties for long-life lithium batteries. Herein, we report a mechanism of nanoscale mechanical breakdown in layered oxide cathode materials, originating from oxygen release at high states of charge under thermal abuse conditions. We observe that the mechanical breakdown of charged Li1- xNi0.4Mn0.4Co0.2O2 materials proceeds via a two-step pathway involving intergranular and intragranular crack formation. Owing to the oxygen release, sporadic phase transformations from the layered structure to the spinel and/or rocksalt structures introduce local stress, which initiates microcracks along grain boundaries and ultimately leads to the detachment of primary particles, i.e., intergranular crack formation. Furthermore, intragranular cracks (pores and exfoliations) form, likely due to the accumulation of oxygen vacancies and continuous phase transformations at the surfaces of primary particles. Finally, finite element modeling confirms our experimental observation that the crack formation is attributable to the formation of oxygen vacancies, oxygen release, and phase transformations. This study is designed to directly observe the chemomechanical behavior of layered oxide cathode materials and provides a chemical basis for strengthening primary and secondary particles by stabilizing the oxygen anions in the lattice.
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
hzh完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
帅仁123发布了新的文献求助10
刚刚
爆米花应助粗暴的坤采纳,获得10
刚刚
玛卡巴卡发布了新的文献求助10
1秒前
XuLeng完成签到,获得积分10
1秒前
wz完成签到 ,获得积分10
1秒前
kyt完成签到,获得积分10
2秒前
爱就跟我走完成签到,获得积分10
2秒前
哈哈哈完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
研友_6n06w8完成签到,获得积分10
3秒前
Ars完成签到,获得积分10
3秒前
清脆的芝麻完成签到,获得积分10
4秒前
今后应助crush采纳,获得10
4秒前
iiiiiuy完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
lelexia完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
星辰大海应助追寻锦程采纳,获得10
5秒前
5秒前
dadadarcier发布了新的文献求助10
5秒前
不安凡白完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
笑点低钥匙完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
7秒前
胖墩儿驾到完成签到,获得积分10
7秒前
嘿嘿嘿完成签到 ,获得积分10
7秒前
8秒前
nyfz2002发布了新的文献求助10
8秒前
lili完成签到,获得积分20
8秒前
科研通AI6.3应助欣喜若灵采纳,获得10
8秒前
小黑是个甜仔完成签到,获得积分10
8秒前
签花发布了新的文献求助10
9秒前
成就的迎夏完成签到,获得积分10
9秒前
Lxin完成签到 ,获得积分10
9秒前
YyLin发布了新的文献求助10
9秒前
Kyrie完成签到,获得积分10
10秒前
帅仁123完成签到,获得积分10
10秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 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
Arthritis and Related Conditions, An Issue of Orthopedic Clinics 1000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
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 7291094
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8910084
关于积分的说明 18859173
捐赠科研通 6958530
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3209298
关于科研通互助平台的介绍 2378998
邀请新用户注册赠送积分活动 2185014