Regulating Multi‐Metal Ion Orbital Interactions to Enhance Kinetics and Structural Stability in Lithium Manganese Iron Phosphate Cathodes

材料科学 阴极 离子 离子电导率 结构稳定性 八面体 化学物理 磷酸铁锂 锂(药物) 溶解 电导率 杂原子 密度泛函理论 电极 离子键合 动力学 化学工程 纳米技术 磷酸盐 电化学 价(化学) 轨道能级差 快离子导体 纳米线 结晶学 无机化学 纳米棒 动能 电解质 电阻率和电导率 活化能 离子半径 电子结构 离解(化学) 分子轨道 格子(音乐) 费米能级 光电子学
作者
Changyuan Guo,Qing He,Meichen Zhu,Minglei Cao,Shiqi Liu,Guangwan Zhang,Chunhua Han,Xuanpeng Wang,Fang Liu,Liqiang Mai
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/aenm.71180
摘要

ABSTRACT Lithium manganese iron phosphate (LMFP) offers high safety and high energy density for lithium‐ion batteries, yet its commercialization is bottlenecked by poor conductivity and severe Jahn–Teller (J–T) distortion. Here, we report a multi‐metal ion (Ni, Cu, Ti) orbital engineering strategy to simultaneously decouple these twin challenges in a customized LiMn 0.475 Fe 0.475 Ni 0.03 Cu 0.01 Ti 0.01 PO 4 (LMFP‐NCT) cathode. Mechanistically, enhanced orbital hybridization between heteroatoms and the host lattice optimizes localized electronic distribution and narrows the bandgap, boosting intrinsic conductivity and ionic diffusivity by an order of magnitude. Importantly, the tailored orbital occupation effectively suppresses e g orbital degeneracy, transitioning the MnO 6 octahedra into a structurally robust, controlled‐distortion state. Supported by the d ‐band center theory, this strategy enhances metal‐oxygen σ ‐bonds, leading to minimal volume variation (4.29%) and suppressed Mn dissolution (reduced by 48.4%). Consequently, the LMFP‐NCT delivers doubled capacity at 6C compared with LMFP and an exceptional 92.3% capacity retention after 1000 cycles at 1C. When paired in full cells, it maintains 96.4% of its capacity over 500 cycles. This work provides profound insights for designing high‐performance LMFP cathodes by fundamentally conquering J–T distortion and kinetic limitations.
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
maguodrgon发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
刚刚
hh完成签到,获得积分10
1秒前
chutong12345发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
ninao发布了新的文献求助10
3秒前
orixero应助TINA采纳,获得10
4秒前
4秒前
醉挽清风发布了新的文献求助10
4秒前
张欢馨应助小鹏采纳,获得10
5秒前
深情安青应助11111111采纳,获得10
5秒前
龙卷风摧毁停车场完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
7秒前
7秒前
aiomn发布了新的文献求助10
7秒前
幽默厉完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
ilmadf应助maguodrgon采纳,获得30
9秒前
善良枫叶完成签到,获得积分10
10秒前
星辰大海应助chutong12345采纳,获得10
10秒前
吉师大_科研完成签到,获得积分10
10秒前
12秒前
mehdi36发布了新的文献求助10
12秒前
可爱的函函应助wuchun采纳,获得10
14秒前
研友_Zzrx6Z发布了新的文献求助20
15秒前
SCIER发布了新的文献求助10
15秒前
11111111发布了新的文献求助10
16秒前
义气的夏旋完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
Hello应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
打打应助科研通管家采纳,获得10
19秒前
19秒前
19秒前
CodeCraft应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
20秒前
Lucas应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
大模型应助科研通管家采纳,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
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Discerning Saints: Moralization of Intrinsic Motivation and Selective Prosociality at Work 500
Handbuch Trainingswissenschaft – Trainingslehre 500
Additive Manufacturing Design and Applications (ASM Handbook, Volume 24A) 500
Variations: A More Diverse Picture of Contemporary Art 400
Induction Heating and Heat Treatment (ASM Handbook, Volume 4C) 300
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 7590228
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9167747
关于积分的说明 19622970
捐赠科研通 7169435
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3267284
关于科研通互助平台的介绍 2432134
邀请新用户注册赠送积分活动 2259480