Systematic study of Co-free LiNi0.9Mn0.07Al0.03O2 Ni-rich cathode materials to realize high-energy density Li-ion batteries

阴极 电化学 离子 材料科学 电池(电) 化学工程 储能 高能 锂(药物) 纳米技术 工程物理 冶金 化学 电极 物理 物理化学 工程类 内分泌学 医学 功率(物理) 有机化学 量子力学
作者
Manojkumar Seenivasan,Chun‐Chen Yang,She‐Huang Wu,Jeng‐Kuei Chang,Rajan Jose
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:661: 1070-1081 被引量:22
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2024.02.040
摘要

The growing use of EVs and society's energy needs require safe, affordable, durable, and eco-friendly high-energy lithium-ion batteries (LIBs). To this end, we synthesized and investigated the removal of Co from Al-doped Ni-rich cathode materials, specifically LiNi0.9Co0.1Al0.0O2 (NCA-0), LiNi0.9Mn0.1Al0.0O2 (NMA-0), LiNi0.9Mn0.07Al0.03O2 (NMA-3), intending to enhance LIB performance and reduce the reliance on cobalt, a costly and scarce resource. Our study primarily focuses on how the removal of Co affects the material characteristics of Ni-rich cathode material and further introduces aluminum into the cathode composition to study its impacts on electrochemical properties and overall performance. Among the synthesized samples, we discovered that the NMA-3 sample, modified with 3 mol% of Al, exhibited superior battery performance, demonstrating the effectiveness of aluminum in promoting cathode stability. Furthermore, the Al-modified cathode showed promising cycle life under normal and high-temperature conditions. Our NMA-3 demonstrated remarkable capacity retention of ∼ 88 % at 25 °C and ∼ 81 % at 45 °C after 200 cycles at 1C, within a voltage range of 2.8–4.3 V, closely matching the performances of conventional NCM and NCA cathodes. Without cobalt, the cathodes exhibited increased cation disorder leading to inferior rate capabilities at high C-rates. In-situ transmission XRD analysis revealed that the introduction of Al has reduced the phase change and provided much-needed stability to the overall structure of the Co-free NMA-3. Altogether, the findings suggest that our aluminum-modified NMA-3 sample offers a promising approach to developing Co-free, Ni-rich cathodes, effectively paving the way toward sustainable, high-energy–density LIBs.
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
轻松如冬发布了新的文献求助10
2秒前
可可豆完成签到,获得积分10
2秒前
地精术士发布了新的文献求助10
2秒前
王大完成签到,获得积分20
3秒前
希望天下0贩的0应助zyy采纳,获得10
4秒前
liuHX完成签到,获得积分10
4秒前
leo发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
5秒前
思苇发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
冷酷仇天完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
7秒前
七月不远发布了新的文献求助10
8秒前
molihuakai应助kilow采纳,获得10
8秒前
8秒前
听话的飞兰完成签到,获得积分10
8秒前
研友_VZG7GZ应助爱咋咋地采纳,获得10
9秒前
zhen完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
李二狗完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
highlights完成签到,获得积分10
10秒前
YYM发布了新的文献求助20
10秒前
Catherine发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
轻松如冬完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
yuuki发布了新的文献求助10
11秒前
jelle发布了新的文献求助10
11秒前
落后的乘风完成签到 ,获得积分10
11秒前
田兆文发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
庸俗肤浅完成签到,获得积分10
12秒前
所所应助天才小毛毛采纳,获得10
12秒前
Zxy发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
14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
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Cognitive Psychology in a Changing World 800
内視鏡的に摘除しえた十二指腸乳頭部腫瘍の2例 660
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The Neuroscience of Language 400
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 7683600
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9247406
关于积分的说明 19946823
捐赠科研通 7256458
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3288495
关于科研通互助平台的介绍 2445831
邀请新用户注册赠送积分活动 2292531