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]
卷期号:50 (2): 2698-2705 被引量:7
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
思源应助sljzhangbiao11采纳,获得10
1秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
李好发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
12rcli发布了新的文献求助10
6秒前
kento应助A0采纳,获得222
7秒前
9秒前
刘家成发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
10秒前
12秒前
12秒前
Orange应助何东玲采纳,获得10
12秒前
hqh发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
干净元芹发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
洪汉发布了新的文献求助30
14秒前
喜喜公发布了新的文献求助50
15秒前
科研通AI6.1应助哈哈哈采纳,获得10
16秒前
今后应助大侠刘川枫采纳,获得10
16秒前
花羽发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
tooty发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
何东玲完成签到,获得积分10
20秒前
酷波er应助Freeli采纳,获得10
22秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
23秒前
Albert完成签到,获得积分10
23秒前
12rcli完成签到,获得积分0
24秒前
hooke完成签到,获得积分10
24秒前
别当真完成签到 ,获得积分10
25秒前
冷傲雪糕完成签到,获得积分10
25秒前
杨耑耑发布了新的文献求助10
26秒前
动听的千雁关注了科研通微信公众号
26秒前
马宁婧完成签到 ,获得积分10
27秒前
wansida完成签到,获得积分10
28秒前
LLHHZZ发布了新的文献求助10
32秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
33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 Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 2000
中国脑卒中防治报告 1000
Variants in Economic Theory 1000
Global Ingredients & Formulations Guide 2014, Hardcover 1000
Research for Social Workers 1000
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 5820503
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5967298
关于积分的说明 15555116
捐赠科研通 4942274
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2661925
邀请新用户注册赠送积分活动 1608173
关于科研通互助平台的介绍 1563089