高ニウムの層状酸化物の合成過程における基本的な構成単位の再構築と結合したカチオンの配列
Ming-Jian Zhang1,2, Gaofeng Teng2, Yu-Chen Karen Chen-Wiegart3,4
1Sustainable Energy Technologies Department , Brookhaven National Laboratory , Upton , New York 11973 , United States.
Journal of the American Chemical Society
|September 1, 2018
まとめ
高ニッケル層の酸化物の合成には,局所的な構造的順序を制御することが含まれます. 高温は,より良いリチウムイオン電池のカトドのために,酸化ニッケル八面体で望ましいカチオン順序を達成するために不可欠です.
科学分野:
- 材料科学
- 固体化学
- 電気化学
背景:
- 金属酸化物の性質は,基本的な建物単位 (BBU) の局所的な構造順序と相関する.
- 高ニッケル過渡金属層酸化物はリチウムイオン電池のカトド材料として有望である.
- 八面体 (BBU) 内のカチオン順序は,電気化学的活動を決定する.
研究 の 目的:
- BBUが前駆体からどのように受け継がれ,合成中にどのように進化するのかを研究する.
- LiNi0.77Mn0.13Co0.10O2を同酸化物から合成する過程を理解する.
- 層状酸化物の形成過程における局所的な構造的順序の進化を明らかにする.
主な方法:
- マルチモダルの在位X線特性分析法を使用した.
- 遠距離から局所的な個々の八面体単位までのスケールで合成を調査した.
- リアルタイムの観測を裏付けるために最初の原理の計算を使用しました.
主要な成果:
- 層状のフレームが保たれた トポタキスの変形を観測した.
- Ni6八面体の局所的な変化につながる,CoとMnの優先酸化を特定した.
- NiO6で酸素の損失と対称性の破裂が発見され,Ni2+の移動性とLi-Ni混合 (カチオン性障害) を引き起こした.
- 高温処理によって Ni が酸化され,対称性の再構築とカチオンの順序が誘発されると示した.
結論:
- 高 Ni 層の酸化物の合成には,複雑な局所的構造の進化が含まれています.
- NiO6八面体内のカチオンの順序を制御することは,カトド性能を最適化するための鍵です.
- BBUの合成制御を介して機能的な材料の設計のための洞察を提供します.
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