First-cycle voltage hysteresis in Li-rich 3d cathodes associated with molecular O2 trapped in the bulk

魔角纺纱 磁滞 阴极 材料科学 光谱学 电压 纺纱 原子物理学 离子 魔法角 分子 分析化学(期刊) 化学物理 核磁共振波谱 化学 凝聚态物理 电气工程 物理 物理化学 复合材料 立体化学 有机化学 工程类 色谱法 量子力学
作者
Robert A. House,Gregory J. Rees,Miguel A. Pérez‐Osorio,John‐Joseph Marie,Édouard Boivin,Alex W. Robertson,Abhishek Nag,Mirian García‐Fernández,Ke‐Jin Zhou,Peter G. Bruce
出处
期刊:Nature Energy [Nature Portfolio]
卷期号:5 (10): 777-785 被引量:538
标识
DOI:10.1038/s41560-020-00697-2
摘要

Li-rich cathode materials are potential candidates for next-generation Li-ion batteries. However, they exhibit a large voltage hysteresis on the first charge/discharge cycle, which involves a substantial (up to 1 V) loss of voltage and therefore energy density. For Na cathodes, for example Na0.75[Li0.25Mn0.75]O2, voltage hysteresis can be explained by the formation of molecular O2 trapped in voids within the particles. Here we show that this is also the case for Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2. Resonant inelastic X-ray scattering and 17O magic angle spinning NMR spectroscopy show that molecular O2, rather than O22−, forms within the particles on the oxidation of O2− at 4.6 V versus Li+/Li on charge. These O2 molecules are reduced back to O2− on discharge, but at the lower voltage of 3.75 V, which explains the voltage hysteresis in Li-rich cathodes. 17O magic angle spinning NMR spectroscopy indicates a quantity of bulk O2 consistent with the O-redox charge capacity minus the small quantity of O2 loss from the surface. The implication is that O2, trapped in the bulk and lost from the surface, can explain O-redox. Understanding the severe voltage hysteresis in the first cycle of Li-rich cathodes is essential to realize their full potential in batteries. P. G. Bruce and colleagues report the formation of molecular O2 on charging rather than other oxidized O species is the cause for the voltage hysteresis.
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
温婉的香水完成签到 ,获得积分10
1秒前
安详笑阳完成签到,获得积分20
1秒前
充电宝应助目眩采纳,获得10
3秒前
3秒前
名字无法显示完成签到,获得积分10
3秒前
Biofly526完成签到,获得积分10
5秒前
SciGPT应助Jian采纳,获得10
6秒前
mayun95发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
Guowei完成签到,获得积分10
8秒前
Christian完成签到,获得积分10
8秒前
zjr完成签到,获得积分10
8秒前
Roy完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
李爱国应助黎书禾采纳,获得10
11秒前
11秒前
12秒前
草莓猫猫虫完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
13秒前
厨博士应助标致踏歌采纳,获得20
15秒前
15秒前
Arlo发布了新的文献求助10
15秒前
焦糖布丁完成签到 ,获得积分10
17秒前
研友_ZGmoVL发布了新的文献求助10
18秒前
和璨完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
KingYugene完成签到,获得积分10
20秒前
361发布了新的文献求助10
22秒前
chuzihang完成签到 ,获得积分10
24秒前
黎书禾发布了新的文献求助10
25秒前
微笑的天抒完成签到,获得积分10
26秒前
小闵完成签到,获得积分10
27秒前
幸世完成签到,获得积分10
27秒前
科研通AI2S应助lqiqivv采纳,获得10
28秒前
28秒前
30秒前
Arlo完成签到,获得积分10
31秒前
科研通AI6.3应助mizhou采纳,获得10
33秒前
kelakola完成签到,获得积分10
33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
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Various Faces of Animal Metaphor in English and Polish 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Photodetectors: From Ultraviolet to Infrared 500
On the Dragon Seas, a sailor's adventures in the far east 500
Yangtze Reminiscences. Some Notes And Recollections Of Service With The China Navigation Company Ltd., 1925-1939 500
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 6353286
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8168273
关于积分的说明 17192186
捐赠科研通 5409372
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2863734
邀请新用户注册赠送积分活动 1841051
关于科研通互助平台的介绍 1689834