Voltage decay and redox asymmetry mitigation by reversible cation migration in lithium-rich layered oxide electrodes

氧化还原 材料科学 氧化物 过渡金属 堆积 电极 化学物理 锂(药物) 无机化学 化学 纳米技术 催化作用 物理化学 冶金 医学 内分泌学 有机化学 生物化学
作者
Donggun Eum,Byung‐Hoon Kim,Sung Joo Kim,Hyeokjun Park,Jinpeng Wu,Sung‐Pyo Cho,Gabin Yoon,Myeong Hwan Lee,Sung‐Kyun Jung,Wanli Yang,Won Mo Seong,Kyojin Ku,Orapa Tamwattana,Sung Kwan Park,Insang Hwang,Kisuk Kang
出处
期刊:Nature Materials [Springer Nature]
卷期号:19 (4): 419-427 被引量:528
标识
DOI:10.1038/s41563-019-0572-4
摘要

Despite the high energy density of lithium-rich layered-oxide electrodes, their real-world implementation in batteries is hindered by the substantial voltage decay on cycling. This voltage decay is widely accepted to mainly originate from progressive structural rearrangements involving irreversible transition-metal migration. As prevention of this spontaneous cation migration has proven difficult, a paradigm shift toward management of its reversibility is needed. Herein, we demonstrate that the reversibility of the cation migration of lithium-rich nickel manganese oxides can be remarkably improved by altering the oxygen stacking sequences in the layered structure and thereby dramatically reducing the voltage decay. The preeminent intra-cycle reversibility of the cation migration is experimentally visualized, and first-principles calculations reveal that an O2-type structure restricts the movements of transition metals within the Li layer, which effectively streamlines the returning migration path of the transition metals. Furthermore, we propose that the enhanced reversibility mitigates the asymmetry of the anionic redox in conventional lithium-rich electrodes, promoting the high-potential anionic reduction, thereby reducing the subsequent voltage hysteresis. Our findings demonstrate that regulating the reversibility of the cation migration is a practical strategy to reduce voltage decay and hysteresis in lithium-rich layered materials. The use of high-energy-density lithium-rich layered-oxide electrodes in batteries is hindered by voltage decay on cycling. Improving the reversible cation migration by altering oxygen stacking is shown to suppress voltage decay and redox asymmetry in lithium-rich nickel manganese oxides.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
Owen应助年轻元容采纳,获得10
1秒前
TMAC完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
乐观发夹完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
明理楷瑞发布了新的文献求助10
6秒前
彭于晏应助一棵树采纳,获得10
7秒前
聪慧的小馒头完成签到,获得积分10
8秒前
300完成签到,获得积分20
8秒前
dai发布了新的文献求助10
10秒前
wuwuwuwu完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
zsy发布了新的文献求助10
12秒前
老北京完成签到,获得积分10
13秒前
斯文败类应助顺利小笼包采纳,获得10
15秒前
lvzhigang完成签到,获得积分10
15秒前
16秒前
暴躁的凌柏完成签到 ,获得积分10
16秒前
18秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
18秒前
可不可以完成签到 ,获得积分10
19秒前
体贴香岚完成签到 ,获得积分10
20秒前
20秒前
21秒前
21秒前
爆米花应助shh采纳,获得10
22秒前
22秒前
22秒前
Hello应助朴实的无极采纳,获得10
24秒前
小高飞飞飞完成签到 ,获得积分10
24秒前
24秒前
满意的初南完成签到 ,获得积分10
26秒前
Akim应助饱满的毛巾采纳,获得10
26秒前
nibaba完成签到 ,获得积分10
26秒前
夏昱发布了新的文献求助10
27秒前
Jasper应助wuxunxun2015采纳,获得10
27秒前
27秒前
28秒前
Akim应助眼睛大书桃采纳,获得10
29秒前
wxxsx发布了新的文献求助10
31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
Encyclopedia of Agriculture and Food Systems Third Edition 2000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 临床微生物学程序手册,多卷,第5版 2000
King Tyrant 720
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
The Synthesis of Simplified Analogues of Crambescin B Carboxylic Acid and Their Inhibitory Activity of Voltage-Gated Sodium Channels: New Aspects of Structure–Activity Relationships 400
El poder y la palabra: prensa y poder político en las dictaduras : el régimen de Franco ante la prensa y el periodismo 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 5598772
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4684180
关于积分的说明 14834106
捐赠科研通 4664702
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2537384
邀请新用户注册赠送积分活动 1504909
关于科研通互助平台的介绍 1470606