交換されたリチウム層の過渡金属酸化物電極の内在的運動制限
Antonin Grenier1,2, Philip J Reeves3, Hao Liu1
1X-ray Science Division, Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory, 9700 South Cass Avenue, Lemont, Illinois 60439, United States.
Journal of the American Chemical Society
|March 24, 2020
まとめ
リチウムの移動性の動的制限により,置換された層状過渡金属酸化物 (LTMO) 電極は,最初のサイクル効率が低い. この容量損失は逆転可能であり,先進的なバッテリー材料では,電圧の切断ではなく,リチウム輸送に関連しています.
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- 固体化学
背景:
- NMCやNCAのようなリチウム層の移行金属酸化物 (LTMO) は,リチウムCO2 (LCO) に比べ,第1サイクルクーロンビック効率が低い.
- この効率の低下の原因を理解することは 先進的なバッテリー材料の開発に不可欠です
研究 の 目的:
- 代替されたLTMOにおける第1サイクルクーロンビック効率の低下の根本的な理由を調査する.
- これらの電極材料におけるリチウムの運動効果と移動性の制限を解明する.
主な方法:
- オペランド・シンクロトロンX線微分法 (XRD) と核磁共鳴法 (NMR) を用いた.
- 電気化学的な測定はLiNi0.8Co0.15Al0.05O2および他のLTMOで行われました.
主要な成果:
- LiNi0.8Co0.15Al0.05O2における最初のサイクルにおける減少した容量損失は,高解塩化レベル (x > 0.88) でのリモビリティの制限による可逆的な運動効果である.
- この運動制限は,カットオフ電圧とは無関係であり,電圧ヒステレスとバイモダル組成分布の増加として表される.
- NMRデータでは,x > 0. 86で限られたリチウム輸送が確認され,5%の置換は,この運動制限を誘発するのに十分であった.
結論:
- 代替LTMOにおける観測された容量損失は,主にリチウム輸送障壁に関連する運動現象である.
- Li空隙の濃度,Li層の大きさ,電荷貯蔵機構,および電荷の局所化は,これらの運動障壁に寄与する.
