Suppressing Lattice Oxygen Release and Mitigating Mechanical Stress Buildup in Co-Free LiNiO 2 Cathodes

阴极 材料科学 氧化物 氧气 格子(音乐) 电极 化学工程 兴奋剂 纳米技术 锚固 压力(语言学) 复合材料 降级(电信) 不稳定性 电化学 化学物理 机械强度 表面改性
作者
Yang Li,Lianghao Wen,Kai Qiu,Han Luo,Conghui Xu,Peng Zhang,Gaolong Zhu,Tiening Tan,Lingjun Song,Xiang Liu
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:25 (51): 17602-17610 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.5c04298
摘要

Cobalt-free LiNiO2 (LNO) layered oxide cathodes are now positioned as a leading candidate for next-generation high-energy-density batteries, owing to their cost efficiency and ultra-high-capacity. Nevertheless, the coupled mechanical-electrochemical instability and thermally induced lattice oxygen evolution under extreme operating temperatures critically restrict their commercial deployment. Herein, we employ a high-valence W6+ doping strategy to alleviate lattice stress in the LNO during high-temperature operation. Simultaneously, this modification markedly strengthens the anchoring of surface lattice oxygen, effectively inhibiting oxygen release from the bulk structure. The W-doped LNO cathode demonstrates an initial discharge capacity of 236.9 mAh g-1 at 0.1 C under harsh 45 °C conditions. Remarkably, the modified electrode retains 77.6% of its capacity after 100 cycles, surpassing that of the pristine LNO, which suffers severe capacity degradation (65.4% retention) under identical testing protocols. This study presents critical strategic insights into the practical implementation of cobalt-free layered LNO cathodes under high-temperature operational environments.
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