Modulating the local electronic structure via Al substitution to enhance the electrochemical performance of Li-rich Mn-based cathode materials

阴极 材料科学 尖晶石 电化学 氧化物 阳极 结构稳定性 过渡金属 氧化还原 氧气 离子 化学工程 纳米技术 电极 化学 物理化学 冶金 催化作用 有机化学 工程类 结构工程 生物化学
作者
Wenhua Yu,Liuyang Zhao,Yanyan Wang,Hao Huang,Shuo Zhang,Hongyi Li,Xinpeng Liu,Xufeng Dong,Aimin Wu,Aikui Li
出处
期刊:Journal of Alloys and Compounds [Elsevier BV]
卷期号:947: 169481-169481 被引量:18
标识
DOI:10.1016/j.jallcom.2023.169481
摘要

The performance degradation caused by irreversible O2 release and structural collapse has seriously hindered the commercialization of Li-rich Mn-based oxide cathode materials (LMOs). Herein, a Li-rich Mn-based cathode material Li1.2Ni0.2Mn0.6−xAlxO2 (x = 0.02, 0.04, 0.06) via the substitution of Mn by Al was designed. By introducing additional strong Al-O bonds into the local atomic coordination around O and transition metal (TM) to modulate the local electronic structure, the TM 3d-O 2p and non-bonding O-2p band are transferred to lower energy, thus increasing the redox reaction potential. The substitution of Al also enhances the interaction with oxygen and increases the oxygen vacancy formation energy, which stabilizes the lattice oxygen framework and ultimately further inhibits the structural transition (layered → spinel phase) caused by the reduction of TM ions during the cycling process and improves the stability of the layered structure. The results show that the voltage decay of the Al-doped sample is only 0.349 V after 300 cycles, which is much lower than the 0.578 V of the pristine sample. Assembled as a full cell using LMNA2 as the cathode and commercial graphite as the anode, it exhibited a specific energy density of 454.3 Wh kg−1 at 0.1 C, with a capacity retention rate of over 86% after 100 cycles. This research provides a novel idea for the future development of LMOs for high voltage and energy density applications.
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
小马甲应助cc采纳,获得10
1秒前
1秒前
shoulingyuzi1发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
2秒前
qingzhiwu完成签到,获得积分10
2秒前
动听妙菱发布了新的文献求助10
2秒前
俭朴苑博应助路过采纳,获得20
3秒前
6666应助管歌采纳,获得20
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
SciGPT应助coco采纳,获得10
4秒前
阿容完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
剁椒鱼头完成签到,获得积分10
5秒前
IO发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
CodeCraft应助Rabbit采纳,获得10
5秒前
科研通AI6.4应助Jack采纳,获得10
6秒前
薯条发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
Delia发布了新的文献求助10
8秒前
萧拾壹发布了新的文献求助10
8秒前
yu发布了新的文献求助10
8秒前
先手发布了新的文献求助10
8秒前
深情安青应助tiderising采纳,获得10
9秒前
瓶瓶大王发布了新的文献求助10
9秒前
shoulingyuzi1完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
剁椒鱼头发布了新的文献求助10
10秒前
Owen应助懵懂的甜瓜采纳,获得10
10秒前
hello发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
Ava应助allrubbish采纳,获得10
12秒前
12秒前
子车诗桃发布了新的文献求助10
12秒前
leez发布了新的文献求助10
13秒前
希望天下0贩的0应助cy采纳,获得100
13秒前
13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
内視鏡的に摘除しえた十二指腸乳頭部腫瘍の2例 660
On nonlinear stability of contact discontinuities. In: Hyperbolic problems: theory, numerics, applications (Stony Brook, NY, 1994) 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
微电子器件实验教程 400
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 7678785
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9243992
关于积分的说明 19926997
捐赠科研通 7249679
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3287252
关于科研通互助平台的介绍 2444982
邀请新用户注册赠送积分活动 2290462