Achieving high energy density and long cycle life of high-voltage cathode LiNi0.5Mn1.5O4 for lithium metal batteries: Suppressing the phase transition from cubic phase to tetragonal phase via Ta doping

材料科学 四方晶系 阳极 尖晶石 电化学 锂(药物) 兴奋剂 相(物质) 阴极 分析化学(期刊) 晶体结构 纳米技术 结晶学 冶金 光电子学 物理化学 电极 化学 医学 有机化学 色谱法 内分泌学
作者
Zhen Zhang,Chengkang Chang
出处
期刊:Ceramics International [Elsevier BV]
卷期号:50 (2): 2698-2705 被引量:13
标识
DOI:10.1016/j.ceramint.2023.10.309
摘要

LiNi0.5Mn1.5O4 has been disregarded in the electric vehicle battery market due to its low capacity. Extending the voltage range to 2 V–5 V enables excess Li+ insertion into the 16c octahedral sites of the spinel lattice, leading to a substantial improvement in specific capacity and energy density. The surplus of Li+ can be appropriately supplied by the metallic lithium at the anode of lithium metal batteries (LMBs). Nevertheless, severe capacity decay is still a problem. To solve this problem, Ta-doped LiNi0.5Mn1.5O4 materials with excellent performance were achieved in this study. The resulting LiNi0.5Mn1.485Ta0.015O4 sample exhibits the best electrochemical performance with an initial capacity of 233 mAh g−1 at 0.1 C, an energy density of 825 Wh kg−1, and a capacity retention of 81.6 % after 100 cycles at 1C. Such promoted electrochemical performance is primarily attributed to the strong Ta–O bond energy (805 kJ mol−1), which inhibits the phase transition from cubic to tetragonal phase at the 2.7 V plateau, minimizes the volume changes and stabilizes the crystal structure. Furthermore, Ta doping stabilizes the three-dimensional channel for diffusion of Li+ ions, which leads to enhanced rate capability (from 123 mAh g−1 to 161.5 mAh g−1 at 2 C).
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
刚刚
刚刚
CipherSage应助AI采纳,获得10
1秒前
2秒前
2秒前
2秒前
2秒前
sunjianyu完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
呼噜呼噜毛儿完成签到,获得积分10
3秒前
morning胡铭扬完成签到,获得积分10
3秒前
wb发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
顺利的玫瑰完成签到,获得积分10
4秒前
bkagyin应助徐浩采纳,获得10
4秒前
无花果应助JM采纳,获得10
4秒前
5秒前
颂颂发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
aishangkeyan发布了新的文献求助10
5秒前
独特的秋发布了新的文献求助10
6秒前
尤寄风发布了新的文献求助10
6秒前
mhbknight完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
搜集达人应助快乐的凡霜采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
tianshuai发布了新的文献求助10
8秒前
顺利毕业发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
科研通AI6.1应助红桃小六采纳,获得10
8秒前
彩彩发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
8秒前
9秒前
mayu完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
小田睡不醒完成签到,获得积分10
10秒前
高分求助中
GL 2 A method for assessing the in-place cleanability of food processing equipment, Fourth Edition, December 2023 3000
Annie Ernaux: De la perte au corps glorieux 600
类器官构建与应用:从基础到前沿 500
Petrology and Plate Tectonics,2025 500
Optical Coating Design with the Essential Macleod 400
A revision of Limenitis helmanni and its related species (Nymphalidae) from Central and South China 400
Moore's Clinically Oriented Anatomy 10th Edition 400
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 6791391
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8512356
关于积分的说明 18128046
捐赠科研通 6101640
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3022437
邀请新用户注册赠送积分活动 1999157
关于科研通互助平台的介绍 1988080