Influence of synthesis method on morphology and functional properties of li-rich layered oxides

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The influence of the precursor synthesis method on the functional properties of cathode material based on lithium-rich oxides was studied. Precursors were obtained by co-precipitation method (hydroxide and carbonate precursors) and solvothermal method (hydroxide and oxalate precursors). Within the selected synthesis methods, the parameters were changed by varying the precipitant and pH of precipitation during the synthesis by co-precipitation method and the reaction medium/precipitant combinations during the solvothermal synthesis method. The solid-phase reaction of the investigated precursors with lithium source and subsequent high-temperature annealing resulted in lithium-rich layered oxides of the composition Li1.2Ni0.133Mn0.534Co0.133O2. The sample synthesized by solvothermal method exhibits high discharge capacity values of 233.2 mAh/g (0.1 C) and 175.3 mAh/g (0.5 C) with residual discharge capacity of 94 and 80.5%, respectively. The samples with comparable electrochemical performance are similar in morphology. These materials are agglomerated and characterized by a bimodal distribution with maxima in the 14–19 μm and 55–60 μm regions. An approach that takes into account the relationship between morphology and electrochemical properties will allow the preparation of higher performance electrode materials for lithium-ion battery.

全文:

受限制的访问

作者简介

A. Medvedeva

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: anna.ev.medvedeva@gmail.com
俄罗斯联邦, Moscow, 119991

E. Makhonina

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry Russian Academy of Sciences

Email: anna.ev.medvedeva@gmail.com
俄罗斯联邦, Moscow, 119991

M. Klimenko

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry Russian Academy of Sciences

Email: anna.ev.medvedeva@gmail.com
俄罗斯联邦, Moscow, 119991

Y. Politov

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry Russian Academy of Sciences

Email: anna.ev.medvedeva@gmail.com
俄罗斯联邦, Moscow, 119991

A. Rumyantsev

Ioffe Institute Russian Academy of Sciences

Email: anna.ev.medvedeva@gmail.com
俄罗斯联邦, St Petersburg, 194021

Y. Koshtyal

Ioffe Institute Russian Academy of Sciences

Email: anna.ev.medvedeva@gmail.com
俄罗斯联邦, St Petersburg, 194021

A. Goloveshkin

Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds of Russian Academy of Sciences

Email: anna.ev.medvedeva@gmail.com
俄罗斯联邦, Moscow, 119334

A. Kurlykin

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry Russian Academy of Sciences

Email: anna.ev.medvedeva@gmail.com
俄罗斯联邦, Moscow, 119991

参考

  1. Masias A., Marcicki J., Paxton W.A. // ACS Energy Lett. 2021. V. 6. № 2. P. 621. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c02584
  2. Choi D., Shamim N., Crawford A. et al. // J. Power Sources. 2021. V. 511. P. 230419. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2021.230419
  3. Malhotra A., Battke B., Beuse M. et al. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2016. V. 56. P. 705. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.11.085
  4. Nitta N., Wu F., Lee J.T. et al. // Mater. Today. 2015. V. 18. № 5. P. 252. https://doi.org/10.1016/j.mattod.2014.10.040
  5. Murdock B.E., Toghill K.E., Tapia‐Ruiz N. // Adv. Energy Mater. 2021. V. 11. № 39. P. 2102028. https://doi.org/10.1002/aenm.202102028
  6. Ji X., Xia Q., Xu Y. et al. // J. Power Sources. 2021. V. 487. P. 229362. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.229362
  7. Shukla A.K., Ramasse Q.M., Ophus C. et al. // Nat. Commun. 2015. V. 6. № 1. P. 8711. https://doi.org/10.1038/ncomms9711
  8. Genevois C., Koga H., Croguennec L. et al. // J. Phys. Chem. С. 2015. V. 119. № 1. P. 75. https://doi.org/10.1021/jp509388j
  9. Viji M., Budumuru A.K., Hebbar V. et al. // Energy Fuels. 2021. V. 35. № 5. P. 4533. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.0c04061
  10. Guo L., Tan X., Mao D. et al. // Electrochim. Acta. 2021. V. 370. P. 137808. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2021.137808
  11. Bian X., Zhang R., Yang X. // Inorg. Chem. 2020. V. 59. № 23. P. 17535. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.0c02766
  12. Song B., Liu Z., Lai M.O. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2012. V. 14. № 37. P. 12875. https://doi.org/10.1039/c2cp42068f
  13. Hu E., Yu X., Lin R. et al. // Nat. Energy. 2018. V. 3. № 8. P. 690. https://doi.org/10.1038/s41560-018-0207-z
  14. Zheng H., Han X., Guo W. et al. // Mater. Today Energy. 2020. V. 18. P. 100518. https://doi.org/10.1016/j.mtener.2020.100518
  15. Fell C.R., Qian D., Carroll K.J. et al. // Chem. Mater. 2013. V. 25. № 9. P. 1621. https://doi.org/10.1021/cm4000119
  16. Lei Y., Ni J., Hu Z. et al. // Adv. Energy Mater. 2020. V. 10. № 41. P. 2002506. https://doi.org/10.1002/aenm.202002506
  17. Медведева А.Е., Махонина Е.В., Печень Л.С. и др. // Журн. неорган. химии. 2022. V. 67. № 7. P. 896.
  18. Печень Л.С., Махонина Е.В., Медведева А.Е. и др. // Докл. АН. Сер. Химия, науки о материалах. 2022. Т. 502. С. 66.
  19. Печень Л.С., Махонина Е.В., Медведева А.Е. и др. // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 10. С. 1069.
  20. Fu F., Tang J., Yao Y. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2016. V. 8. № 39. P. 25654. https://doi.org/10.1021/acsami.6b09118
  21. Li H., Wei X., Yang P. et al. // Electrochim. Acta. 2018. V. 261. P. 86. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.10.119
  22. Fu F., Huang Y., Wu P. et al. // J. Alloys Compd. 2015. V. 618. P. 673. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.08.191
  23. Li H., Ren Y., Yang P. et al. // Electrochim. Acta. 2019. V. 297. P. 406. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2018.10.195
  24. Luo W. // J. Alloys Compd. 2015. V. 636. P. 24. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.02.163
  25. Chen L., Su Y., Chen S. et al. // Adv. Mater. 2014. V. 26. № 39. P. 6756. https://doi.org/10.1002/adma.201402541
  26. Yu R., Zhang X., Liu T. et al. // ACS Sustain. Chem. Eng. 2017. V. 5. № 10. P. 8970. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.7b01773
  27. Kurilenko K.A., Shlyakhtin O.A., Brylev O.A. et al. // Electrochim. Acta. 2015. V. 152. P. 255. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2014.11.045
  28. Ramesha R.N., Dasari Bosubabu, Karthick Babu M.G. et al. // ACS Appl. Energy Mater. 2020. V. 3. № 11. P. 10872. https://doi.org/10.1021/acsaem.0c01897
  29. Pechen L., Makhonina E., Medvedeva A. et al. // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 22. P. 4054. https://doi.org/10.3390/nano12224054
  30. Pechen L.S., Makhonina E.V., Medvedeva A.E. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. № 5. P. 777. https://doi.org/10.1134/S0036023621050144
  31. Kleiner K., Strehle B., Baker A.R. et al. // Chem. Mater. 2018. V. 30. № 11. P. 3656. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.8b00163
  32. Strehle B., Kleiner K., Jung R. et al. // J. Electrochem. Soc. 2017. V. 164. № 2. P. A400. https://doi.org/10.1149/2.1001702jes
  33. Phillips P.J., Bareño J., Li Y. et al. // Adv. Energy Mater. 2015. V. 5. № 23. P. 1501252. https://doi.org/10.1002/aenm.201501252
  34. Shen S., Hong Y., Zhu F. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2018. V. 10. № 15. P. 12666. https://doi.org/10.1021/acsami.8b00919
  35. Thackeray M.M., Kang S.-H., Johnson C.S. et al. // J. Mater. Chem. 2007. V. 17. № 30. P. 3112. https://doi.org/10.1039/b702425h

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Supplementary
下载 (3MB)
索引源数据
3. Fig. 1. Microphotographs of the precursors: carbonate-based PR-CC (a), oxalate-based PR-S3 (b), and hydroxide-based PR-SH (c), PR-S1 (d), and PR-S2 (e).

下载 (694KB)
索引源数据
4. Fig. 2. Microphotographs of the lithiated oxides LR-CC (a), LR-S3 (b), LR-SH (c), LR-S1 (d) and LR-S2 (e).

下载 (722KB)
索引源数据
5. Fig. 3. Differential agglomerate size distribution curves for samples based on hydroxide precursors LR-CC, LR-S1, LR-S2 (a), carbonate precursor LR-CC (b) and oxalate precursor LR-S3 (c).

下载 (164KB)
索引源数据
6. Fig. 4. Diffractograms of lithiated samples (a), enlarged area 20-25 2θ (b).

下载 (255KB)
索引源数据
7. Fig. 5. Dependence of discharge capacity on cycle number for synthesized samples at 0.1C (a) and 0.4C (b).

下载 (250KB)
索引源数据
8. Fig. 6. Charge-discharge curves of synthesized samples at 0.4C.

下载 (571KB)
索引源数据
9. Fig. 7. Dependences of stress on cycle number (a) and specific energy value (b) for the synthesized samples.

下载 (353KB)
索引源数据
10. Fig. 8. Curves of the first derivative of capacitance on voltage from voltage (dQ/dV) for 2 cycles (a) and 67 cycles (b).

下载 (310KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».