Prediction of Quaternary Spinel Oxides as Li-Battery Cathodes: Cation Site Preference, Metal Mixing, Voltage and Phase Stability

尖晶石 混合(物理) 电池(电) 阴极 相(物质) 金属 材料科学 第四纪 无机化学 理论(学习稳定性) 矿物学 化学 热力学 地质学 冶金 物理化学 物理 计算机科学 有机化学 机器学习 量子力学 功率(物理) 古生物学
作者
Jishnu Bhattacharya,Chris Wolverton
出处
期刊:Journal of The Electrochemical Society [Institute of Physics]
卷期号:161 (9): A1440-A1446 被引量:18
标识
DOI:10.1149/2.0961409jes
摘要

Using first-principles calculations, we explore the quaternary spinel oxides of the 3d transition metal series (Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni) having pairs of transition metals in equal concentrations. We examine several properties of these materials relevant to Li-ion battery cathode applications. By examining cation site preference, delithiation voltage and thermodynamic stability, we predict five new quaternary spinel compounds which show promise as novel cathode materials: LiTiFeO 4 , LiCrFeO 4 , LiMnFeO 4 and LiFeCoO 4 and LiCoNiO 4 . The predicted compounds have tetrahedral Li/vacancy sublattice for efficient Li-transport, average voltage greater than 4.4 V, and are predicted to be stable ground states on a T = 0 K computed phase diagram. These predictions should be tested experimentally by synthesis and electrochemical measurements of these five compounds. For the lithiated oxides, we find predominant preference for the normal spinel structure (with Li in tetrahedrally coordinated sites), and for most of the delithiated oxides, transition metal cations spontaneously relax to non-spinel octahedral sites. We also find that metal mixing in these spinels is a strong function of charge state: most of the pairs of ternary transition metal oxide spinels tend to mix when lithiated and phase separate when delithiated.
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
牛杂发布了新的文献求助10
刚刚
dragon完成签到 ,获得积分10
刚刚
我是微风完成签到,获得积分10
刚刚
甜美芷珊发布了新的文献求助10
1秒前
核桃发布了新的文献求助10
1秒前
mengdewen发布了新的文献求助10
1秒前
小二郎应助奋斗土豆采纳,获得10
2秒前
3秒前
复杂雅旋关注了科研通微信公众号
3秒前
3秒前
liang完成签到,获得积分10
4秒前
zyzy发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
xixi890430发布了新的文献求助30
6秒前
LexMz完成签到,获得积分10
6秒前
tty完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
8秒前
creNdro发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
9秒前
11秒前
11秒前
yaoyao110完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
12秒前
绀海回忆完成签到 ,获得积分10
12秒前
13秒前
方方完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
虚心的阿松完成签到,获得积分10
14秒前
科研通AI6.2应助孙哈哈采纳,获得10
14秒前
mynuongga发布了新的文献求助10
15秒前
LexMz发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
英勇的飞凤完成签到,获得积分10
16秒前
duckspy发布了新的文献求助10
16秒前
17秒前
酷波er应助方方采纳,获得10
18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
Markov Chain Monte Carlo 5000
Weaponeering: An Introduction Fourth Edition, Volume 1 1000
Advanced Weaponeering Fourth Edition, Volume 2 1000
Evidence Summary. Injection (subcutaneous):op- timal administration 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
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 7493135
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9084663
关于积分的说明 19374744
捐赠科研通 7105191
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3249487
关于科研通互助平台的介绍 2418969
邀请新用户注册赠送积分活动 2235064