Engineering a Robust Interface on Ni-Rich Cathodes via a Novel Dry Doping Process toward Advanced High-Voltage Performance

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作者
Liang Luo,Ding Wang,Zhongren Zhou,Peng Dong,Shunyi Yang,Jianguo Duan,Yingjie Zhang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:13 (37): 45068-45076 被引量:17
标识
DOI:10.1021/acsami.1c12803
摘要

Ni-rich layered oxides have become the main force of cathode materials for EV cells with high energy density owing to their satisfactory theoretical capacity, cost-effectiveness, and low toxicity. However, the high-voltage stability of Ni-rich cathode materials still has not fulfilled the demand of power batteries due to their intrinsic structural and electrochemical instability. The commonly used modification procedures are achieved via a wet process, which may lead to surface lithium-ion deficiency, phase change, and high costs during manufacturing. Herein, we construct a multifunctional Ti-based interfacial architecture on the surface of LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NCM) cathode materials via a novel dry interface modifying process in which no solvent is employed. The Ti-based interfacial architecture accelerates the transportation of lithium ions and consequently stabilizes the interfacial structure. This approach significantly improves the cycling stability in half cells, with a 15% increase in capacity retention over 100 cycles at 1 C under a high voltage of 4.5 V. Impressively, few internal cracks are observed in a modified sample after 500 times of charge and discharge between 2.75 and 4.35 V at 1 C rate, and the capacity retention can reach 93%.
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