Cathode chemistry for a sustainable battery future: From conventional intercalation to next-generation architectures

阴极 碱性电池 尖晶石 材料科学 电池(电) 氧化钴 锂钴氧化物 纳米技术 储能 可持续能源 磷酸铁锂 电极 锂(药物) 电化学 氧化物 过渡金属 锂电池 锂离子电池 电催化剂 化学工程 普鲁士蓝 无机化学 磷酸钒锂电池 阳极 铁合金 超级电容器 危险废物 石墨烯 化学 掉期(金融) 锌酸盐
作者
Ban Xuan Dong
出处
期刊:
标识
DOI:10.1142/s3060932126300052
摘要

The global transition to electrified transportation and grid-scale energy storage has placed lithium-ion battery cathode chemistry at the intersection of materials science, industrial scale-up, and geopolitical resource strategy. This review surveys cathode chemistries comprehensively — from the layered oxides (LiCoO 2 , lithium nickel manganese cobalt oxide (NMC), lithium nickel cobalt aluminum oxide (NCA)), spinel (LiMn 2 O 4 ), and olivine (LiFePO 4 , LiMn x Fe[Formula: see text]PO 4 ) frameworks that define current commercial practice, through the emergent disordered rocksalt (DRX) and lithium–sulfur (Li–S) systems actively transitioning to pilot and early commercial production. A unifying thread is the sustainability imperative projected battery production of 5–10 TWh year[Formula: see text] by 2030 exposes critical supply-chain vulnerabilities in cobalt, nickel, and lithium that fundamentally constrain chemistry selection. The review addresses not only the electrochemical science of each cathode family but also practical manufacturability considerations — electrode processing, binder systems, tortuosity engineering, and the emerging dry-electrode paradigm. Brief consideration is given to other emerging chemistries, including lithium–selenium, metal-fluoride conversion cathodes, sodium-ion analogs, and organic electrode materials. The analysis concludes that a diversified portfolio anchored by lithium iron phosphate (LFP)/lithium manganese iron phosphate (LMFP) for high-volume applications, high-nickel NMC for energy-dense automotive packs, DRX for a cobalt- and nickel-free high-energy pathway, and Li–S for weight-critical mobility segments offers the most resilient trajectory toward a sustainable battery economy.
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
听蝉完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
莱莱沃特完成签到,获得积分10
刚刚
凶狠的乌龟完成签到,获得积分10
刚刚
雪糕发布了新的文献求助10
1秒前
zhhh完成签到,获得积分10
1秒前
Criminology34应助OK采纳,获得10
1秒前
Qscar完成签到 ,获得积分10
1秒前
Ellen完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
sougardenist完成签到,获得积分10
1秒前
研友_LOK59L完成签到,获得积分10
2秒前
冷酷成风发布了新的文献求助10
2秒前
神勇的小懒虫完成签到,获得积分10
2秒前
qaz完成签到,获得积分10
2秒前
淡定沛珊发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
微雨若,,完成签到 ,获得积分10
3秒前
CC完成签到,获得积分10
3秒前
夜阑卧听完成签到,获得积分10
3秒前
Boring完成签到,获得积分10
4秒前
辛菜头完成签到,获得积分10
4秒前
风中悟空完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
懒大王完成签到,获得积分20
4秒前
MM完成签到,获得积分10
5秒前
jin_0124完成签到,获得积分10
5秒前
yu完成签到 ,获得积分10
5秒前
畅快的以蕊完成签到,获得积分10
5秒前
粗心的忆山完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
dzjin发布了新的文献求助10
6秒前
吃个荷包蛋啊完成签到,获得积分10
6秒前
羊蓝蓝蓝完成签到,获得积分10
7秒前
刘大大发布了新的文献求助10
7秒前
拓跋寡妇完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
SciGPT应助AoAoo采纳,获得10
7秒前
7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
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
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 7739175
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9288108
关于积分的说明 20187257
捐赠科研通 7317308
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3306034
关于科研通互助平台的介绍 2458554
邀请新用户注册赠送积分活动 2315987