Elevating Li-ion battery paradigms: Sophisticated ionic architectures in lithium-excess layered oxides for unprecedented electrochemical performance

电化学 锂(药物) 材料科学 离子 电池(电) 离子键合 锂离子电池 纳米技术 化学工程 无机化学 化学 电极 工程类 功率(物理) 物理 物理化学 有机化学 心理学 精神科 量子力学
作者
Jun Ho Yu,Konstantin Köster,Natalia Voronina,Sungkyu Kim,Hyeon‐Ji Shin,Kyung Sun Kim,Kyuwook Ihm,Hyungsub Kim,Hun‐Gi Jung,Koji Yazawa,Olivier Guillon,Pierluigi Gargiani,Laura Simonelli,Payam Kaghazchi,Seung‐Taek Myung
出处
期刊:eScience [Elsevier]
卷期号:5 (4): 100376-100376 被引量:16
标识
DOI:10.1016/j.esci.2025.100376
摘要

In exploring the frontier of high-energy-density cathode materials for lithium-ion batteries, substantial progress has been made by fine-tuning the composition of Ni-rich cathodes tailored for high-capacity operation. Equally promising are Li-rich cathode materials, which leverage the novel mechanism of oxygen-redox chemistry to achieve enhanced capacities. Nonetheless, the practical realization of these capacities remains elusive, falling short of the desired benchmarks. In this work, we pioneer a Mn-based, Co-free, reduced-nickel, high-capacity cathode material: Li 0.75 [Li 0.15 Ni 0.15 Mn 0.7 ]O 2 ionic exchanged from Na 0.75 [Li 0.15 Ni 0.15 Mn 0.7 ]O 2 . This material is an O2-type layered structure, distinguished by honeycomb ordering within the transition-metal layer, as confirmed by comprehensive neutron and X-ray studies and extensive electrostatic screening. The material's unique structural integrity facilitates the delivery of an exceptional quantity of Li + ions via O 2 − / O 2 n − redox, circumventing oxygen release and phase transition. The de/lithiation process enables the delivery of a substantial reversible capacity of ∼284 ​mAh ​(g-oxide) − 1 (956 ​Wh ​(kg-oxide) − 1 ). Moreover, this structural and chemical stability contributes to an acceptable cycling stability for 500 ​cycles in full cells, providing improved thermal stability with lower exothermic heat generation and thus highlighting the feasibility of a Mn-based, Co-free, reduced-nickel composition. This investigation marks a pivotal advancement in layered lithium cathode materials. • O2-type layered cathode Li 0.75 [Li 0.15 Ni 0.15 Mn 0.7 ]O 2 is a promising cathode for lithium-ion batteries. • Li 0.75 [Li 0.15 Ni 0.15 Mn 0.7 ]O 2 delivers a discharge capacity of 284 ​mAh ​g −1 and an energy density of 956 ​Wh ​kg −1 . • The structural integrity of this O2 structure enables reversible oxygen redox and suppresses phase transition. • Li 0.75 [Li 0.15 Ni 0.15 Mn 0.7 ]O 2 || graphite full cell maintains ∼70 ​% of capacity for 500 cycles at 0.5C.
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
Pdnnnnn完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
冒险寻羊发布了新的文献求助10
1秒前
Chris应助傅三毒采纳,获得10
2秒前
qiuqiu发布了新的文献求助10
3秒前
万能图书馆应助Theone采纳,获得10
4秒前
qiu完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
莱德完成签到,获得积分20
6秒前
Biofly526完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
Jinman完成签到,获得积分20
6秒前
6秒前
莱德发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
澄钰羽完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
fenzi完成签到,获得积分10
10秒前
www发布了新的文献求助10
10秒前
F二次方应助北听筠采纳,获得50
11秒前
漂亮姐姐发布了新的文献求助10
11秒前
dan完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
干净菀完成签到,获得积分10
12秒前
超级灰狼发布了新的文献求助10
12秒前
splemeth完成签到,获得积分10
12秒前
bkagyin应助莱德采纳,获得10
13秒前
细心元容应助杳杳月采纳,获得10
14秒前
明亮夜云完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
许琦完成签到,获得积分10
15秒前
干净菀发布了新的文献求助10
15秒前
香蕉觅云应助七七采纳,获得10
15秒前
bkagyin应助www采纳,获得10
15秒前
慕青应助积极涵阳采纳,获得10
16秒前
17秒前
哈哈发布了新的文献求助10
18秒前
我是老大应助shichao采纳,获得10
19秒前
机灵书易发布了新的文献求助10
20秒前
科研通AI6.4应助Ruoru采纳,获得10
20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
晶种分解过程与铝酸钠溶液混合强度关系的探讨 8888
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
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 6430607
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8246623
关于积分的说明 17537179
捐赠科研通 5487103
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2895938
邀请新用户注册赠送积分活动 1872439
关于科研通互助平台的介绍 1712099