Improved Kinetics in Spinel-Related 5 V Positive Electrode Materials by Changing Lithium Insertion Schemes for Lithium-Ion Batteries

尖晶石 氧烷 锂(药物) 离子 材料科学 电解质 相(物质) 离子半径 拉曼光谱 动力学 电极 分析化学(期刊) 化学 无机化学 物理化学 光谱学 医学 物理 有机化学 量子力学 冶金 色谱法 光学 内分泌学
作者
Yoshinari Makimura,Keita Niitani,Ippei Goto,Akira Tsujiko,Hideaki Oka,Takamasa Nonaka,Takeshi Abe
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:5 (10): 12239-12251 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acsaem.2c01721
摘要

Spinel-related 5 V positive electrode materials LiNi1/2Mn3/2O4 (LNMO), Fe–Ti-co-doped LNMO (LNMO-FT), and LiCoMnO4 (LCMO) were prepared, and their reaction kinetics were examined by a galvanostatic intermittent titration technique (GITT) measurement to understand the factors affecting the reaction kinetics for enhancing the power capability and the energy density. X-ray diffraction (XRD), Raman, and X-ray absorption near-edge structure (XANES) measurements of LNMO-FT indicate that Fe3+ and Ti4+ ions are substituted for Ni and Mn ions and the transition metal ions are randomly distributed at the 16(d) sites in a space group symmetry of Fd3̅m. The lithium insertion/extraction process of LNMO proceeds in two-phase reactions, and LNMO-FT exhibits single-phase reactions with two-phase ones in a limited region. Single-phase reactions of these materials give smaller polarizations associated with mass transfer by the GITT than those of two-phase ones, and there is one-to-one correspondence between the polarization increase and the state of charge (SOC) at which the two-phase reaction proceeds. LCMO, which proceeds in a single-phase reaction, gives small and moderate polarizations throughout the charge and discharge operations. Basic functions and energy densities of spinel-related 5 V materials are compared with those of layered materials. The operating voltage of 4.7 V, which is lower than 5 V, and the highly crystallized octahedral primary particles for LNMO-FT are appropriate for high-voltage stability in nonaqueous electrolytes. All-solid-state lithium-ion batteries may enable us to introduce LCMO because of the small change in the lattice parameter of about 0.7% during the operation and the high operating voltage of above 5 V. Although the energy densities of LNMO-FT and LCMO of 598 and 618 Wh kg–1, respectively, in lithium cells are lower than those of layered materials, the single-phase reactions of spinel-related materials are appropriate for improving the power capability and the energy density.

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
坦率绮山完成签到 ,获得积分10
2秒前
小白果果完成签到,获得积分10
2秒前
披着羊皮的狼应助HYF采纳,获得10
13秒前
思源应助小蓝采纳,获得10
13秒前
22秒前
煜琪发布了新的文献求助10
25秒前
小崔加油完成签到 ,获得积分10
36秒前
孟啊啊完成签到 ,获得积分10
39秒前
lx完成签到 ,获得积分10
39秒前
煜琪完成签到,获得积分10
40秒前
hhh应助煜琪采纳,获得10
44秒前
王志新完成签到 ,获得积分10
45秒前
keyanxiaobaishu完成签到 ,获得积分10
48秒前
49秒前
张平一完成签到 ,获得积分10
53秒前
小蓝发布了新的文献求助10
53秒前
排骨大王完成签到 ,获得积分10
59秒前
香蕉觅云应助小蓝采纳,获得10
59秒前
懒得起名字完成签到 ,获得积分10
1分钟前
liuyepiao完成签到,获得积分10
1分钟前
粗暴的镜子完成签到,获得积分10
1分钟前
郭强完成签到,获得积分10
1分钟前
动人的诗霜完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Kevin完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
hhh完成签到 ,获得积分10
1分钟前
xiaobin完成签到 ,获得积分10
1分钟前
左右完成签到 ,获得积分10
1分钟前
完美世界应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
ybheart完成签到,获得积分0
1分钟前
刻苦思枫发布了新的文献求助20
1分钟前
eternal_dreams完成签到 ,获得积分10
1分钟前
壮观的谷冬完成签到 ,获得积分0
1分钟前
1分钟前
称心的高丽完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
DH完成签到 ,获得积分10
2分钟前
AAA房地产小王完成签到 ,获得积分10
2分钟前
光亮向真完成签到,获得积分10
2分钟前
笔墨纸砚完成签到 ,获得积分10
2分钟前
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
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6444807
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8258579
关于积分的说明 17591494
捐赠科研通 5504451
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2901543
邀请新用户注册赠送积分活动 1878538
关于科研通互助平台的介绍 1718106