Unlocking the Potential of Cobalt-Free Lithium-Ion Cathodes via Lithium-Rich Disorder Domains

阴极 材料科学 电化学 结构稳定性 氧化还原 表征(材料科学) 电池(电) 降级(电信) 纳米技术 氧气 化学稳定性 化学物理 离子 结构变化 电压 结构完整性 航程(航空) 块(置换群论) 电极 化学工程 氧气储存 过渡金属
作者
Hao Liu,Hang Li,Weibo Hua,Bixian Ying,Karin Kleiner,Jing Lin,Hang Xu,Bijian Deng,Deniz Wong,Thomas Bergfeldt,Stefan Mangold,Peter Nagel,S. Schuppler,Michael Merz,Volodymyr Baran,Wei Xiang,Yongjian Li,Ning Li,Michael Knapp,Helmut Ehrenberg
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:19 (43): 37679-37691 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acsnano.5c09233
摘要

High-voltage, low-nickel, cobalt-free layered oxides are promising candidates for high-energy-density lithium-ion batteries. However, their practical application is hindered by intrinsic cation disorder and structural degradation at high voltages, leading to a poor electrochemical performance. Here, we report a slightly lithium-enriched, cobalt-free layered oxide, Li1.05Ni0.43Mn0.52O2, featuring lithium-rich disorder domains achieved through chemical composition optimization. Advanced structural characterization demonstrates that nickel ions not only reside within the TM layers but also occupy the Li layers, acting as pinned ions. Theoretical calculations indicate that this in-plane and out-of-plane disorder enables reversible oxygen redox activity without oxygen release at high voltages. Moreover, this local structural framework preserves integrity even after extended cycling, ensuring chemical and structural stability during battery operation. Consequently, the cathode delivers an impressive discharge capacity of 202.2 mAh g–1 at C/10 and exceptional cycling stability, retaining 96.3% of its capacity after 200 cycles at C/3 within a voltage range of 2.5–4.55 V. Our findings provide valuable insights into the design of high-energy-density, cobalt-free layered 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
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
刚刚
雷阿呆发布了新的文献求助10
刚刚
学无止境完成签到,获得积分0
刚刚
李健应助kk采纳,获得10
刚刚
刚刚
2秒前
3秒前
yz发布了新的文献求助10
3秒前
所所应助YM采纳,获得10
3秒前
JamesPei应助菩桃采纳,获得10
4秒前
书仁发布了新的文献求助10
4秒前
小蘑菇应助ZengJY采纳,获得10
4秒前
lizhiqian2024发布了新的文献求助10
4秒前
zz发布了新的文献求助50
4秒前
4秒前
科研通AI6.4应助Jarch采纳,获得10
5秒前
研友_VZG7GZ应助Hao采纳,获得10
5秒前
深情安青应助YW采纳,获得10
6秒前
6秒前
NexusExplorer应助李钢采纳,获得10
6秒前
顺利驳回了ting应助
7秒前
wanci应助lizhiqian2024采纳,获得10
9秒前
桔子发布了新的文献求助30
9秒前
小二郎应助糊涂的万采纳,获得10
10秒前
科研通AI6.3应助yyds采纳,获得30
11秒前
李健应助科研小白采纳,获得10
11秒前
橙橙妈妈发布了新的文献求助10
12秒前
yhh完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
ultrasound11001完成签到,获得积分10
12秒前
Hello应助Shang采纳,获得10
13秒前
Levieus完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
15秒前
周周完成签到 ,获得积分10
15秒前
动力小滋完成签到,获得积分10
15秒前
orixero应助李钢采纳,获得10
15秒前
16秒前
微微发布了新的文献求助10
16秒前
17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
Geist der Kunst und Kultur 1000
Resistance Spot Welding Dataset for Automobile Body-in-White Quality Analysis 748
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Machine Learning for Asset Management and Pricing 600
Numerical analysis of the coupled atmosphere-ocean models (CAO II). II 600
Models for the coupled atmosphere and ocean 600
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 7407195
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9011692
关于积分的说明 19192429
捐赠科研通 7040437
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3232511
关于科研通互助平台的介绍 2394493
邀请新用户注册赠送积分活动 2214717