Enhanced rate capability and mitigated capacity decay of ultrahigh-nickel cobalt-free LiNi0.9Mn0.1O2 cathode at high-voltage by selective tungsten substitution

材料科学 阴极 兴奋剂 烧结 容量损失 化学工程 过渡金属 动力学 电极 电化学 光电子学 催化作用 冶金 化学 物理化学 生物化学 工程类 物理 量子力学
作者
Xingyuan Wang,Bao Zhang,Zhiming Xiao,Lei Ming,Minghuang Li,Lei Cheng,Xing Ou
出处
期刊:Chinese Chemical Letters [Elsevier]
卷期号:34 (7): 107772-107772 被引量:24
标识
DOI:10.1016/j.cclet.2022.107772
摘要

Owing to the further requirement for electric vehicle market, it is appropriate to lower the cost and improve the energy density of lithium-ion batteries by adopting the Co-free and Ni-rich layered cathodes. However, their practical application is severely limited by structural instability and slow kinetics. Herein, ultrahigh-nickel cobalt-free LiNi0.9Mn0.1O2 cathode is elaborate designed via in-situ trace substitution of tungsten by a wet co-precipitation method following by high-temperature sintering. It is revealed that the in-situ doping strategy of high valence W6+ can effectively improve the structure stability by reducing irreversible phase transition and suppressing the formation of microcracks. Moreover, the transformed fine particles determined by W-doping can facilitate the kinetic characteristics by shortening Li+ diffusion paths. As expected, 0.3 mol% W-doped LiNi0.9Mn0.1O2 cathode exhibits a high specific capacity of 143.5 mAh/g after 200 cycles at high rate of 5 C in the wide potential range of 2.8-4.5 V, representing a potential next-generation cathode with low-cost, high energy-density and fast-charging capabilities.
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