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Constructing uniform oxygen defect engineering on primary particle level for high-stability lithium-rich cathode materials

法拉第效率 锂(药物) 破损 阴极 氧气 材料科学 电化学 化学工程 限制 离子 收缩率 电极 复合材料 化学 工程类 电气工程 机械工程 物理化学 有机化学 医学 内分泌学
作者
Bing Zhao,Chao Shen,Hao Yan,Jingwei Xie,Xiaoyu Liu,Yang Dai,Jiujun Zhang,Jin‐Cheng Zheng,Lijun Wu,Yimei Zhu,Yong Jiang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:465: 142928-142928 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.142928
摘要

Lithium-rich layered cathode materials are considered to be research focus of cathode candidates for next-generation lithium-ion batteries due to their high specific capacity and low cost. However, lattice deoxidation associated with elemental migration and internal local shrinkage usually results in deteriorated cyclic performance and notorious voltage attenuation, severely limiting its application. In this paper, we have successfully injected uniform oxygen defects into surface region of Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2 primary particles under the high-pressure and weak carbonate environment. Various experimental investigations indicate that the injected robust oxygen defects can not only mitigate detrimental interfacial reactions but also suppress unfavorable lattice variation and particle breakage. More importantly, theoretical calculations unravel the critical roles of oxygen defects in regulating energy band structure for strengthened anionic reversibility. Owing to stabilization effects of unique oxygen defect engineering, the modified Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2 cathode has harvested dramatically enhanced electrochemical performance including a high initial coulombic efficiency of 96.6%, an outstanding capacity retention of 91.96% (1C, 200 cycles) and suppressed voltage decay of only 1.62 mV per cycle. Therefore, this facile and effective defect engineering strategy could establish new guidance for promoting practical application of Li-rich Mn-based cathode material.
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