Reducing Voltage Hysteresis in Li-Rich Sulfide Cathodes by Incorporation of Mn

氧化还原 插层(化学) 硫化物 阴极 磁滞 公式单位 离子 材料科学 惰性 无机化学 结晶学 化学 冶金 凝聚态物理 晶体结构 物理化学 物理 有机化学
作者
Xiaotong Li,Seong Shik Kim,Michelle D. Qian,Eshaan S. Patheria,Jessica L. Andrews,Colin T. Morrell,Brent C. Melot,Kimberly A. See
出处
期刊:Chemistry of Materials [American Chemical Society]
卷期号:36 (11): 5687-5697 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acs.chemmater.4c00736
摘要

Conventional intercalation-based cathode materials in Li-ion batteries are based on charge compensation of the redox-active cation and can only intercalate one mole of electron per formula unit. Anion redox, which employs the anion sublattice to compensate charge, is a promising way to achieve multielectron cathode materials. Most anion redox materials still face the problems of slow kinetics and large voltage hysteresis. One potential solution to reduce voltage hysteresis is to increase the covalency of the metal–ligand bonds. By substituting Mn into the electrochemically inert Li1.33Ti0.67S2 (Li2TiS3), anion redox can be activated in the Li1.33–2y/3Ti0.67–y/3MnyS2 (y = 0–0.5) series. Not only do we observe substantial anion redox, but the voltage hysteresis is significantly reduced, and the rate capability is dramatically enhanced. The y = 0.3 phase exhibits excellent rate and cycling performance, maintaining 90% of the C/10 capacity at 1C, which indicates fast kinetics for anion redox. X-ray absorption spectroscopy (XAS) shows that both the cation and anion redox processes contribute to the charge compensation. We attribute the drop in hysteresis and increase in rate performance to the increased covalency between the metal and the anion. Electrochemical signatures suggest the anion redox mechanism resembles holes on the anion, but the S K-edge XAS data confirm persulfide formation. The mechanism of anion redox shows that forming persulfides can be a low hysteresis, high rate capability mechanism enabled by the appropriate metal–ligand covalency. This work provides insights into how to design cathode materials with anion redox to achieve fast kinetics and low 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
王彩妮完成签到,获得积分10
刚刚
enjoy发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
my关注了科研通微信公众号
1秒前
小黑完成签到,获得积分10
1秒前
开心的大门完成签到,获得积分10
2秒前
hhhhhuo发布了新的文献求助10
2秒前
大个的应助被宋章采纳,获得10
2秒前
2秒前
疯狂加载ing的应助被zzz采纳,获得10
2秒前
2秒前
cx完成签到,获得积分10
2秒前
qyx发布了新的文献求助10
2秒前
svt177188发布了新的文献求助10
2秒前
开心的毛衣完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
4秒前
于林凯发布了新的文献求助10
4秒前
CodeCraft的应助被Chnp采纳,获得10
4秒前
爱咋咋地发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
小马甲的应助被zhiqin采纳,获得10
5秒前
tomato发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
吴畅发布了新的文献求助10
6秒前
所所的应助被anyanjiao采纳,获得10
7秒前
王聪颖发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
Owen的应助被hzx采纳,获得10
8秒前
8秒前
xiix发布了新的文献求助10
8秒前
夏飞飞发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
9秒前
忧伤完成签到,获得积分10
9秒前
细腻的白筠完成签到,获得积分10
10秒前
星辰大海的应助被畅快的海白采纳,获得30
10秒前
情怀的应助被假正经采纳,获得10
10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 2000
Guidelines for fracture-safe and fatigue-reliable design of steel structures 600
Problems and Solutions for Integer and Combinatorial Optimization: Building Skills in Discrete Optimization 600
Organizational Behavior 510
Atelier, 2nd edition 500
Study of structural arctic steel in a friction pair with ice 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 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7997383
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9451301
关于积分的说明 21134052
捐赠科研通 7570331
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3380130
关于科研通互助平台的介绍 2513405
邀请新用户注册赠送积分活动 2414086