In Operando Visualization of Cation Disorder Unravels Voltage Decay in Ni‐Rich Cathodes

反键分子轨道 密度泛函理论 阴极 材料科学 化学物理 氧化物 电压 电解质 空位缺陷 电极 电子 分子物理学 结晶学 化学 计算化学 物理化学 原子轨道 电气工程 冶金 工程类 物理 量子力学
作者
Ang Gao,Xinyan Li,Fanqi Meng,Shengnan Guo,Xia Lu,Dong Su,Xuefeng Wang,Qinghua Zhang,Lin Gu
出处
期刊:Small methods [Wiley]
卷期号:5 (2): e2000730-e2000730 被引量:32
标识
DOI:10.1002/smtd.202000730
摘要

Despite the high energy density of Ni-rich layered-oxide electrodes, their real-world implementation in batteries is hindered by the substantial voltage decay on cycling, which mainly originates from bulk and surface structural degradation. Here, in operando observation of cation disorder, a major origin of structural degradation, reveals the voltage decay mechanism in Ni-rich cathode. Viewed along [1 1-0] and [110] orientations by scanning transmission electron microscopy, it is demonstrated that transition metal (TM) migration gives rise to the drastic fluctuation of interlamellar spacing and NiO bond length, but almost exerts no influence on atom site in ab plane. Density functional theory calculations reveal that the fluctuation of the NiO bond length triggers voltage decay via lifting the energy level of the antibonding (3dz2 -2p)* orbits. Broadening bands by a shorter NiO bond increase the voltage slope of battery, which will reduce the accessible Li capacity within the stable voltage range of the electrolyte. Furthermore, a collaborative path of TM migration triggered by oxygen vacancy is verified to account for the TM migration. The finding provides insights into new chemistry to be explored for developing high-capacity layered electrodes that evade voltage decay.
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
贝壳完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
2秒前
3秒前
丰富水云发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
hrj发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
6秒前
6秒前
accept发布了新的文献求助10
6秒前
积极如雪完成签到,获得积分20
6秒前
7秒前
上官若男应助KK采纳,获得10
8秒前
Fair完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
mumu发布了新的文献求助10
8秒前
susu完成签到 ,获得积分10
8秒前
9秒前
张晨发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
唠叨的小凝完成签到,获得积分10
10秒前
思源应助以旋采纳,获得10
10秒前
晴天发布了新的文献求助10
10秒前
喜羊羊发布了新的文献求助30
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
丰富水云完成签到,获得积分10
12秒前
pp完成签到 ,获得积分10
12秒前
满江红完成签到,获得积分10
12秒前
科目三应助DING采纳,获得10
13秒前
sunny发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
14秒前
小圆完成签到,获得积分10
14秒前
兮辞发布了新的文献求助10
15秒前
xsf完成签到,获得积分10
15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
Lewis’s Child and Adolescent Psychiatry: A Comprehensive Textbook Sixth Edition 2000
Wolffs Headache and Other Head Pain 9th Edition 1000
Continuing Syntax 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 510
荧光膀胱镜诊治膀胱癌 500
First trimester ultrasound diagnosis of fetal abnormalities 500
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6224332
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8049603
关于积分的说明 16781307
捐赠科研通 5308423
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2827982
邀请新用户注册赠送积分活动 1805778
关于科研通互助平台的介绍 1664920