Structural Characterization of the Delithiated Noncrystalline Phase in a Li-Rich Li<sub>2</sub>VO<sub>2</sub>F Cathode Material
Structural Characterization of the Delithiated Noncrystalline Phase in a Li-Rich Li<sub>2</sub>VO<sub>2</sub>F Cathode Material
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富锂Li<sub>2</sub>VO<sub>2</sub>F正极材料中脱锂非晶相的结构表征
DOI：
10.1021/acs.chemmater.1c01466
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发表时间：
2021
影响因子：
8.6
通讯作者：
Sakata Osami
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hiroi Satoshi;Ohara Koji;Sakata Osami
无序岩盐型Li2VO2F作为锂离子电池正极材料，理论容量高达462 mA h/g，但循环后容量迅速衰减。在这里，我们对材料进行了X射线总散射测量，以深入了解Li2VO2F的电池性能。由这些测量得到的原子对分布函数表明，无序的岩盐晶体在脱氢时部分转变为无定形相。通过精确计算无序岩盐晶体的结构参数，提取了非晶相的结构信息。利用结构信息，我们用逆蒙特卡罗方法模拟了原子的三维结构。该结构模型再现了四面体或金字塔结构，其顶点为阴离子，中心为V离子。这些多面体结构可能涉及晶相和非晶相之间的阴离子转移。它引起晶相中阴离子浓度的波动，可能是Li2VO2F正极材料容量衰减的一个因素。
As a cathode material for lithium-ion batteries, the disordered rock-salt-type Li2VO2F has a high theoretical capacity of 462 mA h/g; however, this capacity fades rapidly upon cycling. Here, we performed X-ray total scattering measurements of the material to gain insights into the battery properties of Li2VO2F. The atomic pair distribution function obtained from these measurements indicates that the disordered rock-salt crystal partially transforms to an amorphous phase on delithiation. Structural information of the amorphous phase was extracted by precisely evaluating the structural parameters of the disordered rock-salt crystal. Using the structural information, we modeled an atomic three-dimensional structure by the reverse Monte Carlo method. The structural model reproduced the tetrahedral or pyramidal structure with the anions at the vertices and a V ion at the center. These polyhedral structures are likely to involve the anion transfer between the crystalline and amorphous phases. It induces the concentration fluctuation of anions in the crystalline phase and might be a factor for capacity fading of the Li2VO2F cathode material.
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