Twin boundary defect engineering improves lithium-ion diffusion for fast-charging spinel cathode materials

尖晶石 阴极 材料科学 晶体孪晶 离子 电化学 电极 锂(药物) 透射电子显微镜 边界(拓扑) 扩散 纳米技术 化学物理 光电子学 化学 复合材料 微观结构 热力学 冶金 物理化学 物理 医学 数学分析 数学 有机化学 内分泌学
作者
Rui Wang,Xin Chen,Zhongyuan Huang,Jinlong Yang,Fusheng Liu,Mihai Chu,Tongchao Liu,Chaoqi Wang,Weiming Zhu,Shuankui Li,Shunning Li,Jiaxin Zheng,Jie Chen,Lunhua He,Lei Jin,Feng Pan,Yinguo Xiao
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:12 (1) 被引量:125
标识
DOI:10.1038/s41467-021-23375-7
摘要

Defect engineering on electrode materials is considered an effective approach to improve the electrochemical performance of batteries since the presence of a variety of defects with different dimensions may promote ion diffusion and provide extra storage sites. However, manipulating defects and obtaining an in-depth understanding of their role in electrode materials remain challenging. Here, we deliberately introduce a considerable number of twin boundaries into spinel cathodes by adjusting the synthesis conditions. Through high-resolution scanning transmission electron microscopy and neutron diffraction, the detailed structures of the twin boundary defects are clarified, and the formation of twin boundary defects is attributed to agminated lithium atoms occupying the Mn sites around the twin boundary. In combination with electrochemical experiments and first-principles calculations, we demonstrate that the presence of twin boundaries in the spinel cathode enables fast lithium-ion diffusion, leading to excellent fast charging performance, namely, 75% and 58% capacity retention at 5 C and 10 C, respectively. These findings demonstrate a simple and effective approach for fabricating fast-charging cathodes through the use of defect engineering.
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
文献给文献的求助进行了留言
3秒前
玛琳卡迪马完成签到,获得积分10
8秒前
邢夏之完成签到 ,获得积分10
12秒前
Yes0419完成签到,获得积分10
13秒前
墨薄凉完成签到 ,获得积分10
16秒前
杨永佳666完成签到 ,获得积分10
19秒前
现实的曼安完成签到 ,获得积分10
20秒前
vans如意完成签到 ,获得积分10
23秒前
LXZ完成签到,获得积分10
28秒前
illusion完成签到,获得积分10
29秒前
i2stay完成签到,获得积分10
32秒前
小草三心完成签到 ,获得积分10
36秒前
活力雁枫完成签到,获得积分10
45秒前
妮子拉完成签到,获得积分10
53秒前
hebhm完成签到,获得积分10
57秒前
吴雪完成签到 ,获得积分10
1分钟前
张豪杰完成签到 ,获得积分10
1分钟前
加贝完成签到 ,获得积分10
1分钟前
可靠的书桃完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Aurora完成签到 ,获得积分10
1分钟前
菠萝包完成签到 ,获得积分10
1分钟前
xiang完成签到 ,获得积分10
1分钟前
美好灵寒完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
今后应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
fann完成签到 ,获得积分10
1分钟前
風在燃烧发布了新的文献求助10
1分钟前
Adel完成签到 ,获得积分10
1分钟前
迅速的宛海完成签到 ,获得积分10
1分钟前
MLJ完成签到 ,获得积分10
2分钟前
ewmmel完成签到 ,获得积分10
2分钟前
土拨鼠完成签到 ,获得积分10
2分钟前
Sofia完成签到 ,获得积分10
2分钟前
执意完成签到 ,获得积分10
2分钟前
微生完成签到 ,获得积分10
2分钟前
勤劳的颤完成签到 ,获得积分10
2分钟前
研友_ZA2B68完成签到,获得积分10
2分钟前
冲刺的仙人掌完成签到 ,获得积分10
2分钟前
高分求助中
Agaricales of New Zealand 1: Pluteaceae - Entolomataceae 1040
Healthcare Finance: Modern Financial Analysis for Accelerating Biomedical Innovation 1000
지식생태학: 생태학, 죽은 지식을 깨우다 600
Mantodea of the World: Species Catalog Andrew M 500
海南省蛇咬伤流行病学特征与预后影响因素分析 500
Neuromuscular and Electrodiagnostic Medicine Board Review 500
ランス多機能化技術による溶鋼脱ガス処理の高効率化の研究 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 纳米技术 内科学 物理 化学工程 计算机科学 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3463646
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3057044
关于积分的说明 9055263
捐赠科研通 2746966
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1507198
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 696451
邀请新用户注册赠送积分活动 695956