Dynamic structural evolution of oxygen vacancies in lithium rich layered composites cathodes for Li-ion batteries
Dynamic structural evolution of oxygen vacancies in lithium rich layered composites cathodes for Li-ion batteries
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锂离子电池富锂层状复合材料正极中氧空位的动态结构演化
DOI：
10.1016/j.mtphys.2021.100403
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发表时间：
2021-03
影响因子：
11.5
通讯作者：
W. Xu
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
S. Tao;W.F. Huang;S.Q. Chu;B. Qian;L.J. Liu;W. Xu
了解富锂层状氧化复合材料（LLO）的结构演变是设计改进的可充电锂离子电池（LIB）正极材料的基础。特别是，检索定量结构参数是揭示影响LIB性质的隐藏相或原子有序的重要因素。在脱锂过程中，0.5Li2MnO3·0.5LiNi1/3Co 1/3 Mn 1/3 O2（LR-NCM）的氧空位通过刚性结构的细化而呈现出不均匀性.通过X射线吸收光谱（XAS）的原位/异位分析，结合第一性原理计算，证实了Li 2 MnO 3组分中氧空位的动态结构（和电子）演化是以MnO 2（代表空位位）的形式进行的.随着Li 2 MnO 3组分中氧空位的形成，含氧空位结构MnO 2对其母体结构也起到了明显的支撑作用，但Mn离子活性不明显。这一结果为电子和结构演化的协同改进提供了新的视角，这是设计下一代锂离子电池高能量密度正极材料的关键。
Understanding structural evolution in lithium-rich layered oxidized composites (LLO) is fundamental to design improved cathode materials for rechargeable lithium-ion batteries (LIBs). In particular, retrieving quantitative structural parameters are essential factors to unveil the hidden phases or atomic orderings affecting the properties of LIBs. The oxygen-vacancies heterogeneity is revealed in 0.5Li2MnO3·0.5LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(LR-NCM) during de-lithiation process via rigid structural refinements. Through thein-situ/ex-situX-ray absorption spectroscopy (XAS) in synergy with first principles calculations, the dynamic structural (and electronic) evolution of oxygen vacancies is confirmed to be in the form of MnO2(represents vacancy site) for Li2MnO3component. With the formation of oxygen vacancies in Li2MnO3component, the oxygen-vacancy-bearing structure MnO2also play significant supporting role on its parent structure without obvious Mn ions activity. This result offers new perspectives on synergistic improvement in the electronic and structural evolution, which is the key to design high energy density cathode materials for next-generation lithium ion batteries.
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