Modulating Local Oxygen Coordination to Achieve Highly Reversible Anionic Redox and Negligible Voltage Decay in O2‐Type Layered Cathodes for Li‐Ion Batteries

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作者
Xiaoxia Yang,Kai Wang,Jilu Zhang,Hang Li,Hao Liu,Tian Zhao,Xinyue Zhai,Qin Wang,Chen-Ming Fan,Martin Etter,Sylvio Indris,Weibo Hua,Xiaoping Ouyang
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:15 (11) 被引量:14
标识
DOI:10.1002/aenm.202404276
摘要

Abstract O2‐type layered oxides have emerged as promising cathode materials for high‐energy lithium‐ion batteries, offering a solution to mitigate voltage decay through reversible transition metal (TM) migration between TM and Li layers during cycling. However, achieving a fully reversible oxygen redox remains a significant challenge. Here, this is addressed by introducing Li─O─Li configurations in the layered structure of Li 0.85□0.15 [Li 0.08□0.04 Ni 0.22 Mn 0.66 ]O 2 (O2‐LLNMO), where □ represents vacancies. This adjustment alters the redox‐active oxygen environment and increases the energy gap between the O 2p nonbonding and TM─O antibonding bands. As a result, the contribution of lattice oxygen to capacity is significantly enhanced, improving the reversibility of oxygen redox processes. The O2‐LLNMO cathode demonstrates minimal voltage decay (0.13 mV per cycle) and excellent cycling stability, retaining 95.8% of its capacity after 100 cycles. A novel strategy is presented to design high‐performance layered oxides with stable anionic redox activity, advancing the development of next‐generation lithium‐ion batteries.
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