Anisotropic mechanical properties of LiNi Mn Co1O2 cathodes for Li-ion batteries: A first-principles theoretical study

材料科学 各向异性 离子 阴极 弹性模量 剪切模量 结构稳定性 凝聚态物理 化学物理 结晶学 复合材料 物理化学 结构工程 物理 工程类 量子力学 有机化学 化学
作者
Xiaomei He,Xiangdong Ding,Rong Xu
出处
期刊:Acta Materialia [Elsevier]
卷期号:267: 119751-119751 被引量:15
标识
DOI:10.1016/j.actamat.2024.119751
摘要

LiNixMnyCo1-x-yO2 (NMC) is a prominent cathode material for advanced Li-ion batteries. The mechanical integrity of NMC is crucial, as it significantly influences the electrochemical stability of NMC cathodes during cycling. Despite the importance, a comprehensive understanding of the mechanical properties of NMC remains elusive, primarily due to its pronounced structural anisotropy that poses significant challenges for both experimental quantification and theoretical modeling. Herein, we employ first-principles calculations to investigate the evolution of anisotropic elastic properties of NMC (NMC532, NMC622, and NMC811) throughout the delithiation process. Our findings reveal a complex interplay of mechanical properties and structural features of NMC. As delithiation proceedings, the elastic moduli present a reduction at disparate rates along the c-axis versus those directions paralleling the ab-plane, owing to the differential bonding dynamics occurring within and between the transition metal slabs. Therefore, the anisotropy ratio of NMC exhibits exponential increase during delithiation, where the basal plane shows the near-highest Young's modulus and near-lowest shear modulus. Intriguingly, we observe that a higher Ni content in the NMC composition accelerates elastic modulus reduction, a behavior predominantly influenced by the Jahn−Teller distortion. Collectively, our insights bridge the evolution of lattice structure with the corresponding shifts in the elastic properties of NMC, laying the foundational groundwork for future material optimizations.
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
愚林2024发布了新的文献求助10
刚刚
震动的雪一完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
刚刚
天天快乐应助weiyi采纳,获得10
1秒前
1秒前
JamesPei应助欢喜大地采纳,获得10
1秒前
1秒前
jes发布了新的文献求助10
1秒前
Ava应助光亮宛白采纳,获得10
2秒前
Leo完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
四叶草发布了新的文献求助10
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
4秒前
阔达如松发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
NIHAO完成签到 ,获得积分10
4秒前
小怪兽不吃人完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
五小完成签到 ,获得积分10
5秒前
happy完成签到,获得积分10
6秒前
坚强水杯完成签到,获得积分10
6秒前
mhpvv发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
小飞侠来咯完成签到,获得积分10
6秒前
Sesame完成签到,获得积分10
6秒前
yeye发布了新的文献求助30
7秒前
8秒前
9秒前
ww发布了新的文献求助10
9秒前
阿九发布了新的文献求助10
9秒前
热爱工作的魂淡完成签到,获得积分10
10秒前
科研阳完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
多看看发布了新的文献求助10
10秒前
lsn发布了新的文献求助10
11秒前
Owen应助四叶草采纳,获得10
12秒前
小池完成签到 ,获得积分10
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
Basic And Clinical Science Course 2025-2026 3000
Encyclopedia of Agriculture and Food Systems Third Edition 2000
人脑智能与人工智能 1000
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
Pharmacology for Chemists: Drug Discovery in Context 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5608256
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4692810
关于积分的说明 14875754
捐赠科研通 4717042
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2544147
邀请新用户注册赠送积分活动 1509105
关于科研通互助平台的介绍 1472802