Dual Substitution Strategy in Co-Free Layered Cathode Materials for Superior Lithium Ion Batteries

材料科学 电化学 阴极 锂(药物) 晶体结构 离子 阳离子聚合 过渡金属 氧气 无机化学 化学工程 结晶学 电极 有机化学 物理化学 催化作用 医学 工程类 内分泌学 化学 高分子化学
作者
Guofeng Jia,Faqiang Li,Jue Wang,Suqin Liu,Yuliang Yang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:13 (16): 18733-18742 被引量:28
标识
DOI:10.1021/acsami.1c01221
摘要

A dual substitution strategy is introduced to Co-free layered material LiNi0.5Mn0.5O2 by partially replacing Li and Ni with Na and Al, respectively, to achieve a superior cathode material for lithium ion batteries. Na+ ion functions as a "pillar" and a " cationic barrier" in the lithium layer while Al3+ ion plays an auxiliary role in stabilizing structure and lattice oxygen to improve the electrochemical performance and safety. The stability of lattice oxygen comes from the binding energy between the Ni and O, which is larger due to higher valences of Ni ions, along with a stronger Al–O bond in the crystal structure and the "cationic barrier" effect of Na+ ion at the high-charge. The more stable lattice oxygen reduces the cation disorder in cycling, and Na+ in the Li layer squeezes the pathway of the transition metal from the LiM2 (M = metal) layer to the Li layer, stabilizing the layered crystal structure by inhibiting the electrochemical-driven cation disorder. Moreover, the cathode with Na–Al dual-substitution displays a smaller volume change, yielding a more stable structure. This study unravels the influence of Na–Al dual-substitution on the discharge capacity, midpoint potential, and cyclic stability of Co-free layered cathode materials, which is crucial for the development of lithium ion batteries.
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
NexusExplorer应助1234采纳,获得10
1秒前
科研通AI5应助拼搏的潘子采纳,获得10
2秒前
炙热的雨双完成签到 ,获得积分10
2秒前
后陡门的夏完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
123完成签到,获得积分10
4秒前
fredfqk发布了新的文献求助20
5秒前
Jamie完成签到,获得积分20
6秒前
赘婿应助居北采纳,获得10
6秒前
研玲完成签到,获得积分10
6秒前
知性的颜发布了新的文献求助10
6秒前
BG完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
liu完成签到,获得积分20
7秒前
TTiger007完成签到,获得积分10
7秒前
Txy完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
8秒前
8秒前
9秒前
维生素完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
冰糖雪梨完成签到,获得积分10
10秒前
YC完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
10秒前
金西西发布了新的文献求助10
11秒前
慕青应助Henry采纳,获得10
11秒前
12秒前
李健的小迷弟应助ChenZX采纳,获得10
12秒前
lllllllll完成签到,获得积分10
12秒前
Ava应助寻心采纳,获得10
13秒前
13秒前
1234发布了新的文献求助10
14秒前
超级白昼发布了新的文献求助10
14秒前
马钰林发布了新的文献求助10
14秒前
h7nho发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
14秒前
英姑应助知性的颜采纳,获得10
15秒前
高分求助中
Applied Survey Data Analysis (第三版, 2025) 800
Assessing and Diagnosing Young Children with Neurodevelopmental Disorders (2nd Edition) 700
Images that translate 500
Algorithmic Mathematics in Machine Learning 500
Handbook of Innovations in Political Psychology 400
Mapping the Stars: Celebrity, Metonymy, and the Networked Politics of Identity 400
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3842060
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3384246
关于积分的说明 10533237
捐赠科研通 3104526
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1709680
邀请新用户注册赠送积分活动 823319
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 773957