Bulk fatigue induced by surface reconstruction in layered Ni-rich cathodes for Li-ion batteries

材料科学 阴极 降级(电信) 离子 化学物理 晶间腐蚀 阳极 相(物质) 化学工程 复合材料 微观结构 化学 电极 电信 工程类 物理化学 有机化学 计算机科学
作者
Chao Xu,Katharina Märker,Juhan Lee,Amoghavarsha Mahadevegowda,Philip J. Reeves,Sarah J. Day,Matthias F. Groh,Steffen Emge,Caterina Ducati,B. Layla Mehdi,Chiu Chung Tang,Clare P. Grey
出处
期刊:Nature Materials [Nature Portfolio]
卷期号:20 (1): 84-92 被引量:706
标识
DOI:10.1038/s41563-020-0767-8
摘要

Ni-rich layered cathode materials are among the most promising candidates for high-energy-density Li-ion batteries, yet their degradation mechanisms are still poorly understood. We report a structure-driven degradation mechanism for NMC811 (LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2), in which a proportion of the material exhibits a lowered accessible state of charge at the end of charging after repetitive cycling and becomes fatigued. Operando synchrotron long-duration X-ray diffraction enabled by a laser-thinned coin cell shows the emergence and growth in the concentration of this fatigued phase with cycle number. This degradation is structure driven and is not solely due to kinetic limitations or intergranular cracking: no bulk phase transformations, no increase in Li/Ni antisite mixing and no notable changes in the local structure or Li-ion mobility of the bulk are seen in aged NMCs. Instead, we propose that this degradation stems from the high interfacial lattice strain between the reconstructed surface and the bulk layered structure that develops when the latter is at states of charge above a distinct threshold of approximately 75%. This mechanism is expected to be universal in Ni-rich layered cathodes. Our findings provide fundamental insights into strategies to help mitigate this degradation process.
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
1秒前
1秒前
ybly发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
天天快乐的应助被fn采纳,获得10
4秒前
慕青的应助被袁青寒采纳,获得10
4秒前
XYY完成签到,获得积分10
4秒前
bobo完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
sink关注了科研通微信公众号
4秒前
5秒前
6秒前
6秒前
小二郎的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
invisight的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
Hello的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
orixero的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
英俊的铭的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
坚强冰枫的应助被科研通管家采纳,获得10
6秒前
6秒前
JamesPei的应助被科研通管家采纳,获得10
7秒前
zyyy发布了新的文献求助10
7秒前
无花果的应助被科研通管家采纳,获得10
7秒前
搜集达人的应助被科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
XYY发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
深情安青的应助被科研通管家采纳,获得10
7秒前
英俊的铭的应助被张辰熙采纳,获得10
7秒前
zoraliu完成签到,获得积分10
7秒前
快乐星球完成签到 ,获得积分10
7秒前
ySX的应助被科研通管家采纳,获得10
7秒前
xing_xing的应助被科研通管家采纳,获得20
8秒前
李健的应助被科研通管家采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
坚定的傲易完成签到,获得积分10
8秒前
wjw完成签到,获得积分10
8秒前
8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
Les Mantodea De Guyane 2000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 1000
Guidelines for fracture-safe and fatigue-reliable design of steel structures 600
The Basics of Practical Optimization, Second Edition 600
Problems and Solutions for Integer and Combinatorial Optimization: Building Skills in Discrete Optimization 600
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7990076
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9446681
关于积分的说明 21107371
捐赠科研通 7563511
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3378120
关于科研通互助平台的介绍 2512029
邀请新用户注册赠送积分活动 2411627