Mg2+ doping into Li sites to improve anionic redox reversibility and thermal stability of lithium-rich manganese-based oxides cathode

材料科学 法拉第效率 阴极 兴奋剂 掺杂剂 氧化还原 电化学 锂(药物) 热稳定性 无机化学 化学工程 电极 物理化学 化学 冶金 光电子学 工程类 医学 内分泌学
作者
Chao Huang,Zhijie Wang,Hao Wang,Di Huang,Yan‐Bing He,Shi‐Xi Zhao
出处
期刊:Materials Today Energy [Elsevier]
卷期号:29: 101116-101116 被引量:23
标识
DOI:10.1016/j.mtener.2022.101116
摘要

As a low cost and low atomic mass dopant, Mg2+ doping is often used to improve the electrochemical performance of lithium-rich manganese-based layered oxides (LRMO) cathode materials. However, the Mg2+ doping site is still controversial and its mechanism is not clear. In this work, Mg-doped LRMO was synthesized by a spray-drying method. It was proved that the Mg2+ is doped into the Li sites of the Li layers substituting partial ‘Li–O–Li’ with a stronger ‘Li–O–Mg’ configuration. The Mg-doped LRMO possesses a stable lattice structure and high reversibility of anionic redox reaction, which shows a high initial Coulombic efficiency of 89.0%, enhanced specific capacity (305.3 mAh/g at 0.1 C), cycling performance, and thermal stability in comparison with the pristine sample. The first-principle calculations reveal that the top of the O2p band of Mg-doped LRMO is lower about 0.81 eV, which implies a more stable lattice oxygen structure.
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