Tailoring the redox-active transition metal content to enhance cycling stability in cation-disordered rock-salt oxides

材料科学 锂(药物) 氧气 氧化还原 化学工程 无机化学 过渡金属 化学 冶金 催化作用 生物化学 医学 工程类 内分泌学 有机化学
作者
Ke Zhou,Yining Li,Shiyao Zheng,Maojie Zhang,Chunyang Zhang,Corsin Battaglia,Haodong Liu,Kuan Wang,Pengfei Yan,Jianjun Liu,Yong Yang
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:43: 275-283 被引量:26
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2021.08.045
摘要

Lithium-excess cation-disordered rock-salt oxides (DRXs) are investigated intensively as cathode materials for future lithium-ion batteries combining cationic and anionic redox reactions. However, the lattice oxygen redox can cause severe oxygen release resulting in rapid capacity fading. Here, we investigate a series of xLi2TiO3-(1 - x)LiMnO2 (0 ≤ x ≤1) materials and find that only Li1.2Mn0.4Ti0.4O2 (x = 0.4) and Li1.1Mn0.7Ti0.2O2 (x= 0.2) can form phase-pure DRXs, which both deliver high capacity (> 250 mAh g−1). The newly discovered Li1.1Mn0.7Ti0.2O2 DRX exhibits remarkably high capacity retention of 84.4% after 20 cycles compared to only 60.8% for Li1.2Mn0.4Ti0.4O2. Our result indicates that the irreversible oxygen loss is reduced by raising the Mn content. Theoretical calculations further reveal that increasing the redox-active Mn content from Li1.2Mn0.4Ti0.4O2 to Li1.1Mn0.7Ti0.2O2 causes the orbitals near the Fermi level to change from O 2p non-bonding (LiOLi unhybridized orbitals) to (MnO)* antibonding bands, exhibiting a high OO aggregation barrier, preventing O2 release and resulting in sustained capacity retention. Hence, these new findings demonstrate that regulating oxygen redox by tailoring the redox-active transition metal content is an effective strategy to enhance the cycling stability of DRXs.
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
Lei完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
2秒前
SmileLin完成签到,获得积分10
3秒前
熊风发布了新的文献求助10
3秒前
66完成签到,获得积分10
5秒前
7秒前
谦让香菱完成签到,获得积分10
7秒前
6wt完成签到,获得积分10
7秒前
nzy完成签到,获得积分20
7秒前
8秒前
jiaminghao完成签到,获得积分10
8秒前
Xiaobai2025完成签到,获得积分10
11秒前
薄荷心完成签到 ,获得积分10
13秒前
小马甲应助YiWei采纳,获得10
16秒前
白雅方发布了新的文献求助10
16秒前
Bressanone完成签到,获得积分10
17秒前
Efficient完成签到 ,获得积分10
18秒前
Sdpol完成签到,获得积分10
19秒前
dbaxia完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
ccz发布了新的文献求助10
21秒前
霸气的安蕾完成签到 ,获得积分10
26秒前
LOTUS完成签到,获得积分10
26秒前
丘比特应助linn采纳,获得10
26秒前
123完成签到 ,获得积分10
27秒前
27秒前
yhx046完成签到,获得积分10
28秒前
淡淡谷兰发布了新的文献求助30
31秒前
精明玲完成签到 ,获得积分10
31秒前
内向乾完成签到,获得积分10
32秒前
小鑫发布了新的文献求助10
32秒前
Zhou完成签到,获得积分0
32秒前
ivan完成签到,获得积分10
39秒前
美丽富有第一名完成签到,获得积分10
41秒前
QiLe完成签到 ,获得积分10
42秒前
小喵完成签到,获得积分10
42秒前
零度蓝莓完成签到,获得积分10
42秒前
SamoNoye007完成签到,获得积分10
43秒前
刘帅完成签到,获得积分10
43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
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 2500
Roms fliessende Grenzen : Archäologische Landesausstellung Nordrhein-Westfalen 1000
Atlas of Aligner Treatment and Planning A Case-Based Approach 1000
Geist der Kunst und Kultur 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
Soil mites of the family Rhagidiidae (Actinedida: Eupodoidea). Morphology, Systematics, Ecology 520
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 7425320
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9028389
关于积分的说明 19231836
捐赠科研通 7054039
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3235664
关于科研通互助平台的介绍 2399112
邀请新用户注册赠送积分活动 2218175