Evidence for anionic redox activity in a tridimensional-ordered Li-rich positive electrode β-Li2IrO3

氧化还原 电化学 阳离子聚合 密度泛函理论 材料科学 化学 锂(药物) 阴极 结晶学 化学物理 电极 无机化学 计算化学 物理化学 高分子化学 内分泌学 医学
作者
Paul E. Pearce,Arnaud J. Perez,Gwenaëlle Rousse,Matthieu Saubanère,Dmitry Batuk,Dominique Foix,Eric McCalla,Artem M. Abakumov,Gustaaf Van Tendeloo,Marie‐Liesse Doublet,Jean‐Marie Tarascon
出处
期刊:Nature Materials [Springer Nature]
卷期号:16 (5): 580-586 被引量:329
标识
DOI:10.1038/nmat4864
摘要

Lithium-ion battery cathode materials have relied on cationic redox reactions until the recent discovery of anionic redox activity in Li-rich layered compounds which enables capacities as high as 300 mAh g-1. In the quest for new high-capacity electrodes with anionic redox, a still unanswered question was remaining regarding the importance of the structural dimensionality. The present manuscript provides an answer. We herein report on a β-Li2IrO3 phase which, in spite of having the Ir arranged in a tridimensional (3D) framework instead of the typical two-dimensional (2D) layers seen in other Li-rich oxides, can reversibly exchange 2.5 e- per Ir, the highest value ever reported for any insertion reaction involving d-metals. We show that such a large activity results from joint reversible cationic (Mn+) and anionic (O2)n- redox processes, the latter being visualized via complementary transmission electron microscopy and neutron diffraction experiments, and confirmed by density functional theory calculations. Moreover, β-Li2IrO3 presents a good cycling behaviour while showing neither cationic migration nor shearing of atomic layers as seen in 2D-layered Li-rich materials. Remarkably, the anionic redox process occurs jointly with the oxidation of Ir4+ at potentials as low as 3.4 V versus Li+/Li0, as equivalently observed in the layered α-Li2IrO3 polymorph. Theoretical calculations elucidate the electrochemical similarities and differences of the 3D versus 2D polymorphs in terms of structural, electronic and mechanical descriptors. Our findings free the structural dimensionality constraint and broaden the possibilities in designing high-energy-density electrodes for the next generation of Li-ion batteries.
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
math-naive完成签到,获得积分10
刚刚
111完成签到 ,获得积分10
1秒前
考槃在涧完成签到 ,获得积分10
1秒前
跳跃的访琴完成签到 ,获得积分10
1秒前
科研牛马完成签到 ,获得积分10
1秒前
MM完成签到,获得积分10
4秒前
Arrhenius完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
神志不清的衾完成签到,获得积分10
7秒前
活泼的大船完成签到,获得积分10
7秒前
Pan完成签到 ,获得积分10
7秒前
摇摇摇不匀完成签到 ,获得积分10
7秒前
Zhaowx完成签到,获得积分10
9秒前
藏识完成签到,获得积分10
9秒前
要奋斗的小番茄完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
自由人完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
14秒前
14秒前
感动天荷完成签到,获得积分10
16秒前
Autaro完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
量子星尘发布了新的文献求助150
17秒前
尛森发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
abjz完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
Inversaydie完成签到,获得积分10
19秒前
子车茗应助科研通管家采纳,获得20
20秒前
CodeCraft应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
彭于晏应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
刘东妮应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
无花果应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
一兜哇应助科研通管家采纳,获得20
20秒前
TYMY应助科研通管家采纳,获得20
20秒前
机智的皮皮虾完成签到,获得积分10
20秒前
Lucas应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
子车茗应助科研通管家采纳,获得20
20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
The International Law of the Sea (fourth edition) 800
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 5418754
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4534384
关于积分的说明 14143702
捐赠科研通 4450621
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2441331
邀请新用户注册赠送积分活动 1433030
关于科研通互助平台的介绍 1410467