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Transformación de la nanoestructura como una firma de oxígeno redox en cátodos ricos en litio 3d y 4d

  • 0Department of Chemistry, Stony Brook University, 100 Nicolls Road, Stony Brook, New York 11794, United States.
Journal of the American Chemical Society +

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7 de abril de 2021

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7 de abril de 2021

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Resumen

Este resumen es generado por máquina.

Los cátodos de óxido de níquel manganeso cobalto (LRNMC) ricos en litio forman nanoporos durante la oxidación del oxígeno, lo que afecta el rendimiento. La comprensión de este cambio estructural es clave para mejorar la estabilidad del ciclo de la batería.

Área De La Ciencia

  • Ciencias de los materiales
  • La electroquímica
  • Química del estado sólido

Sus Antecedentes

  • El óxido de níquel manganeso cobalto rico en litio (LRNMC) ofrece una densidad de energía más alta que los materiales de cátodo NMC y NCA tradicionales.
  • La alta capacidad de LRNMC está relacionada con la química redox reversible del oxígeno (O).
  • Los mecanismos estructurales que acomodan los cambios de oxirreducción en LRNMC siguen sin estar claros, lo que dificulta la optimización del rendimiento.

Objetivo Del Estudio

  • Investigar las consecuencias estructurales de la oxidación del oxígeno en los materiales del cátodo LRNMC.
  • Para aclarar la formación y la reversibilidad de los cambios estructurales a nanoescala durante el ciclo.
  • Para comparar estos cambios con los materiales catódicos tradicionales.

Principales Métodos

  • Diseminación de rayos X de ángulo pequeño (SAXS) para detectar características estructurales a nanoescala.
  • Operando difracción de rayos X (XRD) para monitorear la evolución estructural durante el ciclo electroquímico.
  • Análisis de los sistemas LRNMC, Li2RuO3 y Li1.3Nb0.3Mn0.4O2.

Principales Resultados

  • Se identificaron dominios a nanoescala de menor densidad de electrones en LRNMC, correlacionados con la oxidación de O.
  • Se observó una característica de dispersión indicativa de la formación de nanoporos durante la oxidación de O, que muestra una reversibilidad parcial.
  • Esta característica de los nanoporos estaba ausente en la NMC y la NCA estequiométricas, pero estaba presente en otros materiales ricos en litio.

Conclusiones

  • La oxidación del oxígeno en LRNMC conduce a la formación de dominios y nanoporos a nanoescala.
  • Estos cambios estructurales son cruciales para comprender el desvanecimiento de la capacidad y diseñar cátodos LRNMC estables.
  • La nanoporosidad observada es una característica de los materiales de cátodo ricos en litio.

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