Electron density distribution of LiMn2O4 cathode investigated by synchrotron powder x-ray diffraction*

尖晶石 材料科学 同步加速器 阴极 电子密度 溶解 粘结长度 粉末衍射 电子 结晶学 物理化学 化学 晶体结构 物理 冶金 光学 量子力学
作者
Tongtong Shang,Dongdong Xiao,Qinghua Zhang,Xuefeng Wang,Dong Su,Lin Gu
出处
期刊:Chinese Physics B [IOP Publishing]
卷期号:30 (7): 078202-078202 被引量:5
标识
DOI:10.1088/1674-1056/abf347
摘要

Electron density plays an important role in determining the properties of functional materials. Revealing the electron density distribution experimentally in real space can help to tune the properties of materials. Spinel LiMn 2 O 4 is one of the most promising cathode candidates because of its high voltage, low cost, and non-toxicity, but suffers severe capacity fading during electrochemical cycling due to the Mn dissolution. Real-space measurement of electron distribution of LiMn 2 O 4 experimentally can provide direct evaluation on the strength of Mn–O bond and give an explanation of the structure stability. Here, through high energy synchrotron powder x-ray diffraction (SPXRD), accurate electron density distribution in spinel LiMn 2 O 4 has been investigated based on the multipole model. The electron accumulation between Mn and O atoms in deformation density map indicates the shared interaction of Mn–O bond. The quantitative topological analysis at bond critical points shows that the Mn–O bond is relatively weak covalent interaction due to the oxygen loss. These findings suggest that oxygen stoichiometry is the key factor for preventing the Mn dissolution and capacity fading.

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