Dual‐Phase Composite Reinforcement Engineering Enhances the Cycle Stability of Li‐Rich Mn‐Based Cathode

材料科学 阴极 尖晶石 复合数 复合材料 电化学 化学工程 氧气 结构稳定性 氧化物 解吸 纳米结构 表面工程 表面能 降级(电信) 同种类的 扩散 纳米技术 储能 格子(音乐) 爆炸物 表面扩散 纳米尺度 纳米复合材料 限制 晶格常数 比表面积 化学稳定性 钢筋 电极
作者
H WANG,Yan Cheng,E Peng,Guanjie Yan,Chunliu Li,Yunchen Ge,Jiali Tong,Kun Wei,Qilin Tong,Zhaozhe Yu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.76350
摘要

ABSTRACT Lithium‐rich manganese layered oxides (LRMOs) are regarded as promising cathode materials for next‐generation Li‐ion batteries due to their high capacity. However, LRMOs are prone to irreversible oxygen desorption and localized stress concentrations during cycling, leading to structural collapse and capacity decay, limiting their practical application. Herein, this study innovatively proposes a dual‐phase composite reinforcement engineering that achieves a homogeneous distribution of Li + from the bulk to the surface, significantly enhancing the structural stability and electrochemical performance of the LRMO cathode. By in situ constructing dual‐phase composite nanostructures on the surface of LRMO, specifically comprising an Fe‐enhanced spinel outer surface and an Fe‐gradient‐doped layered structure in the subsurface. This strategy significantly reduces the Li + diffusion barrier while effectively improving the uniformity of Li + concentration distribution and the stability of the surface structure. Furthermore, Fe in the lattice forms highly stable Fe─O bonds, which increase the formation energy of oxygen vacancies and reduce the excessive oxidation of lattice oxygen. The modified LRMO exhibits an impressive capacity of 249.76 mAh·g − 1 at 1C and maintains an outstanding capacity retention rate of 91.5% after 200 cycles. This innovative engineering tackles surface degradation for LRMOs, paving the way toward high‐capacity and stable cathode materials.
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