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Enhancing cycling stability in Li-rich Mn-based cathode materials by solid-liquid-gas integrated interface engineering

材料科学 阴极 异质结 溶解 表面工程 化学工程 自行车 纳米技术 光电子学 电气工程 历史 工程类 考古
作者
Weibin Guo,Yinggan Zhang,Liang Lin,Wei He,Hongfei Zheng,Jie Lin,Baisheng Sa,Qiulong Wei,Laisen Wang,Qingshui Xie,Dong‐Liang Peng
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:97: 107201-107201 被引量:28
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2022.107201
摘要

The specific capacity of Li-rich Mn-based cathode materials (LRM) can be enhanced by the oxidation of lattice oxygen at high voltages. Nevertheless, an irreversible oxygen loss emerges with cycling, triggering interlocking surface/interface issues and thereby the fast deterioration of cycling performance. Herein, a solid-liquid-gas integrated surface/interface modification method is presented to form a CEI preconstruction layer and defective heterostructure on the surface/interface of LRM material to improve its cycling stability greatly. The CEI preconstruction layer can effectively anchor on the surface/interface of LRM primary and secondary particles to induce a thin and exceptionally stable CEI layer during cycling, and then mitigate the TM dissolution and strengthen the stability of surface lattice oxygen. The introduced defective heterostructure can reduce the charge transfer resistance. As a result, the designed LRM cathode displays a high reversible capacity of 315 mAh g−1 at 0.1 C as well as high capacity retention of 83.3% at 1 C after 500 cycles. Outstanding voltage stability with a retention of 91.5% is achieved at 5 C after 500 cycles. This work opens an attractive path in manipulating the surface/interface stability of LRM to enhance its cycling performance for high-energy-density Li-ion batteries.
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