en strukturell karakterisering av LirNMC katodmaterial genom XRD och Rietveld förfining. Den infällda grafen visar SEM-bilden av LirNMC-partiklar. b Laddnings-urladdningsprofil och elektrokemiska cykeldata för LirNMC | | Halvcells metall. c Tredimensionell återgivning av kompositelektroden och förstorade vyer av några godtyckligt utvalda LirNMC katodpartiklar (paneler I, II, och III). Separationen mellan kärna och flera skal i mesoskala är tydligt synlig i alla partiklar. Från:Djupberoende valensskiktning drivs av syreredox i litiumrik skiktoxid
Ett team av forskare från Beijing Synchrotron Radiation Facility vid Institute of High Energy Physics vid Chinese Academy of Sciences, Stanford Synchrotron Radiation Light Source vid SLAC och Brookhaven National Laboratory använde synkrotronbaserad nanoupplösningsspektrotomografi för att studera ett typiskt litiumrikt nickel-mangan-kobolt (LirNMC) material (dvs. Li 1.2 NiO. 13 Mn 0,54 Co 0,13 O 2 ) för att visualisera dess morfologi i flera lager och det kemiska och rumsliga beroendet av syreredoxbeteende.
Den här studien, publiceras i Naturkommunikation , avslöjar att syreredoxen inducerar den djupberoende övergångsmetallvalensskiktningen i LirNMC.
Som en högeffektiv energilagringsenhet, Li-ion-batteriet används ofta i elektroniska enheter och elfordon. Forskarsamhället har ägnat stora ansträngningar åt att förbättra elektrokemisk prestanda.
Den skiktade LirNMC-katoden är en av de lovande kandidaterna för Li-ion-batteriet på grund av dess högre energitäthet. Dock, den lider av spänningsförfall vid cykling. För att övervinna detta problem, det är nödvändigt att förstå mekanismen för denna spänningsfade.
I den här studien, teamet använde nanoupplösningsspektrotomografi för att studera LirNMC-materialet på partikelnivå i tre dimensioner. Detta möjliggjorde visualisering av materialets unika flerskiktsmorfologi med homogen komposition, och det laddningsinducerade djupberoendet för övergångsmetallens valensfördelning.
Resultaten av mjuk röntgenresonant oelastisk röntgenspridning (RIXS) och superpartiell fluorescensutbyte (sPFY) visade tydligt egenskaper hos syreredox i det laddade provet (4,8 V i den första cykeln). Även om syreaktivitet kan öka katodens kapacitet, det kommer att generera syret vakans runt övergångsmetallkatjonerna och minska deras valenser. Det är därför övergångsmetallvalensen för LirNMC har en mycket annorlunda djupprofil än den för konventionella NM i laddat tillstånd.
Denna studie belyser vikten av materialteknik på partikelnivå och en djupberoende kompositionsteknisk strategi, vilket kan vara ett livskraftigt sätt att lösa spänningsfadeproblemet i LirNMC -katoder.
