Un cátodo rico en Mn casi ordenado con química redox de aniones de oxígeno altamente reversible

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• El redox de oxígeno aniónico en cátodos basados en Li-Mn ofrece una alta densidad de energía para las baterías de iones de litio de próxima generación.
• Los métodos convencionales sufren de dimerización de oxígeno, pérdida de oxígeno en celosía y desvanecimiento de voltaje a altas tensiones.

Objetivo del estudio:

• Para lograr una química redox de oxígeno aniónico altamente reversible en cátodos basados en litio-Mn.
• Mejorar la estabilidad del oxígeno de la celosía y mitigar los cambios estructurales irreversibles durante el ciclo.

Principales métodos:

• Diseñó una nueva estructura de cátodo cuasi-ordenada con trastorno de cationes dentro y entre capas.
• Investigó la estabilización del oxígeno oxidado y la inhibición de la formación de especies peroxo/superoxo.
• El rendimiento electroquímico evaluado, incluida la ciclabilidad, la retención de capacidad y el desvanecimiento de la tensión.

Principales resultados:

• La estructura cuasi-ordenada mejoró significativamente la estabilidad del oxígeno en celosía y estabilizó el oxígeno oxidado.
• Las reacciones redox aniónicas procedieron de manera reversible incluso en estados de delitización profunda.
• El cátodo demostró una ciclabilidad excepcional, conservando el 99% de la capacidad y el 98% del voltaje promedio después de un ciclo prolongado.

Conclusiones:

• El diseño estructural cuasi ordenado aborda efectivamente las inestabilidades de oxígeno en la redóxido aniónica.
• Este enfoque permite materiales de batería de alta densidad de energía de larga vida mediante la reforma de estrategias para el oxígeno redox reversible.
• Los hallazgos ofrecen ideas cruciales para el desarrollo de baterías avanzadas de iones de litio.