Delocalized electron holes on oxygen in a battery cathode

离域电子 氧化物 阴极 离子 材料科学 电子 化学物理 磁滞 电池(电) 过渡金属 氧化还原 原子物理学 纳米技术 凝聚态物理 化学 物理 物理化学 催化作用 冶金 有机化学 功率(物理) 生物化学 量子力学
作者
Robert A. House,Gregory J. Rees,Kit McColl,John‐Joseph Marie,Mirian García‐Fernández,Abhishek Nag,Ke‐Jin Zhou,Simon J. Cassidy,Benjamin J. Morgan,M. Saiful Islam,Peter G. Bruce
出处
期刊:Nature Energy [Nature Portfolio]
卷期号:8 (4): 351-360 被引量:157
标识
DOI:10.1038/s41560-023-01211-0
摘要

Oxide ions in transition metal oxide cathodes can store charge at high voltage offering a route towards higher energy density batteries. However, upon charging these cathodes, the oxidized oxide ions condense to form molecular O2 trapped in the material. Consequently, the discharge voltage is much lower than charge, leading to undesirable voltage hysteresis. Here we capture the nature of the electron holes on O2− before O2 formation by exploiting the suppressed transition metal rearrangement in ribbon-ordered Na0.6[Li0.2Mn0.8]O2. We show that the electron holes formed are delocalized across the oxide ions coordinated to two Mn (O–Mn2) arranged in ribbons in the transition metal layers. Furthermore, we track these delocalized hole states as they gradually localize in the structure in the form of trapped molecular O2 over a period of days. Establishing the nature of hole states on oxide ions is important if truly reversible high-voltage O-redox cathodes are to be realized. The mechanism of oxygen redox in high-energy transition metal oxide cathodes is elusive. Here the authors illustrate the nature of the electron-hole states on oxide ions, offering insights for realizing reversible, high-voltage cathodes.
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
潦草小狗完成签到 ,获得积分10
刚刚
beforethedawn完成签到,获得积分10
刚刚
Allen完成签到,获得积分10
1秒前
宪令完成签到,获得积分20
1秒前
zyy完成签到,获得积分10
2秒前
xxxxxxx发布了新的文献求助10
4秒前
Leonard完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
dengdengdeng完成签到,获得积分10
5秒前
lemon完成签到 ,获得积分10
5秒前
李健应助犄角旮旯采纳,获得10
5秒前
我是老大应助Tom采纳,获得10
5秒前
慕青应助Chihiro采纳,获得10
7秒前
不再挨训完成签到 ,获得积分10
8秒前
啦啦啦完成签到,获得积分10
8秒前
baifeng完成签到,获得积分10
10秒前
英俊的铭应助茶博士采纳,获得10
10秒前
小公发布了新的文献求助10
10秒前
jnshen完成签到 ,获得积分10
10秒前
星星完成签到,获得积分10
11秒前
文斯发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
犄角旮旯完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
asheng完成签到,获得积分10
14秒前
16秒前
Tom发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
乐进完成签到,获得积分10
17秒前
65岁熬夜上网完成签到,获得积分10
18秒前
18秒前
18秒前
Owen应助ZONG采纳,获得10
19秒前
cc完成签到,获得积分10
20秒前
77完成签到,获得积分10
20秒前
yhy完成签到,获得积分10
20秒前
20秒前
Ashley完成签到,获得积分10
20秒前
21秒前
王王的苏完成签到,获得积分10
21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
Applied Min-Max Approach to Missile Guidance and Control 5000
Metallurgy at high pressures and high temperatures 2000
Inorganic Chemistry Eighth Edition 1200
Anionic polymerization of acenaphthylene: identification of impurity species formed as by-products 1000
The Psychological Quest for Meaning 800
Signals, Systems, and Signal Processing 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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6326201
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8143164
关于积分的说明 17073372
捐赠科研通 5379970
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2854262
邀请新用户注册赠送积分活动 1831886
关于科研通互助平台的介绍 1683204