Nanorod Gradient Cathode: Preventing Electrolyte Penetration into Cathode Particles

材料科学 纳米棒 阴极 电解质 扫描电子显微镜 复合材料 透射电子显微镜 化学工程 纳米技术 电极 化学 工程类 物理化学
作者
H. Hohyun Sun,Jason A. Weeks,Adam Heller,C. Buddie Mullins
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:2 (8): 6002-6011 被引量:44
标识
DOI:10.1021/acsaem.9b01116
摘要

Layered nickel-rich cathode particles for lithium-ion batteries can fail and severely limit the cycling performance via cracking from anisotropic strain which allows electrolyte penetration and the formation of electrically insulating material and a decreased capacity. Self-assembled layered nanorod gradient (NRG) Li[Ni0.81Co0.06Mn0.13]O2 cathode particles cycle more stably with improved performance compared to its constant concentration counterpart. NRG cathode material was synthesized with a Ni-rich bulk (for higher lithium storage) and a radially columnar nanorod comprised surface and benchmarked against the widely used constant concentration (CC) LI[Ni0.82Co0.14Al0.04]O2 cathode and in both half- and full-cells. Through a combination of in situ and time-resolved X-ray diffraction (XRD), cross-section scanning electron microscopy imaging (SEM), and high-resolution transmission electron microscopy (HR-TEM), we confirm that the enhanced durability of the NRG material is attributed to its radially columnar concentration graded nanorods at the surface. These nanorods function as a buffer to diminish abrupt stress from the high Ni-content bulk during the H2 → H3 phase transition by suppressing crack propagation to preserve particle coherency, enabling reversibility of the cathode particle. Notably, we show that electrolyte infiltration into the reactive Ni-rich bulk and subsequent formation of the electrically insulating rock-salt nanostructure (NiO) along the cracks are prevented, thereby minimizing impedance increase during long-term cycling. Furthermore, the increased Mn concentration at the outer surface of the nanorods also enhances the thermal stability by delaying the layered to rock-salt phase transition on the surface.
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
梁云发布了新的文献求助10
1秒前
小二郎应助甜菜采纳,获得10
2秒前
Akim应助腼腆的小女孩采纳,获得10
2秒前
Orange应助戴昕东采纳,获得10
2秒前
2秒前
3秒前
研友_VZG7GZ应助沐兮采纳,获得10
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
5秒前
xiaohu完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
7秒前
liuliu发布了新的文献求助10
7秒前
yyy1234567完成签到 ,获得积分10
8秒前
cc发布了新的文献求助10
9秒前
dopamine完成签到,获得积分10
10秒前
Phe发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
英吉利25发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
善良依瑶发布了新的文献求助50
13秒前
14秒前
蓓蓓0303发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
16秒前
天天发布了新的文献求助10
16秒前
体贴觅云完成签到,获得积分10
17秒前
归诫发布了新的文献求助10
18秒前
张广雪发布了新的文献求助10
20秒前
长情的语风完成签到 ,获得积分10
21秒前
21秒前
小马同学完成签到,获得积分10
22秒前
鲫鱼发布了新的文献求助10
22秒前
ldy完成签到 ,获得积分10
23秒前
DrW完成签到,获得积分0
24秒前
明眸发布了新的文献求助10
24秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
24秒前
梁云完成签到,获得积分10
26秒前
乐乐应助Phe采纳,获得10
26秒前
Ava应助小学霸搞科研采纳,获得10
26秒前
limi完成签到 ,获得积分10
26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
The Social Work Ethics Casebook: Cases and Commentary (revised 2nd ed.).. Frederic G. Reamer 1070
Introduction to Early Childhood Education 1000
2025-2031年中国兽用抗生素行业发展深度调研与未来趋势报告 1000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 871
Alloy Phase Diagrams 500
A Guide to Genetic Counseling, 3rd Edition 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5419574
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4534806
关于积分的说明 14147001
捐赠科研通 4451480
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2441759
邀请新用户注册赠送积分活动 1433376
关于科研通互助平台的介绍 1410616