In operando study of the high voltage spinel cathode material LiNi0.5Mn1.5O4 using two dimensional full-field spectroscopic imaging of Ni and Mn

文献情報

出版日 2015-06-01
DOI 10.1039/C5CP02075A
インパクトファクター 3.676
著者

Sondes Bauer, Lea de Biasi, Sven Glatthaar, Leonel Toukam, Holger Geßwein, Tilo Baumbach


原文を見る

要旨

LiNi0.5Mn1.5O4 spinel cathode was studied during the first discharge cycle using combined full field Transmission X-ray Microscopy (TXM) and X-ray Absorption Near Edge Structure Spectroscopy (XANES) techniques to follow the chemical phase transformation as well as the microstructural evolution of cathode materials upon operation within an electrochemical cell. The spatial distribution and electrochemical process of the spinel material with spherical granules of 30 μm and 3 μm crystallite size was investigated. The spectroscopic imaging of the cathode within field of view of 40 × 32 μm2 and spatial resolution of 40 nm has revealed an increase of the LiNi0.5Mn1.5O4 granule size during lithiation providing an insight into the effect of the particle size and morphology on the electrochemical process. The chemical elemental distribution and the content of the different oxidation states of the two absorbing elements (Ni and Mn) have been determined in operando from the XANES imaging. A gradual increase in the content of the oxidation state Mn3+ from 8% up to 64% has been recorded during the discharge from 5 V to 2.7 V. The study of the local oxidation reduction behavior of Mn3+ reveals a reversibility aspect in the local electrochemical reaction of Mn4+ toward Mn3+ in areas located in the center of the aggregate as well as in areas closed to the electrolyte. During the discharge process, a mixture of Mn3+ and Mn4+ has been detected while only single electron valence states have been found in the case of Ni. Probing the chemical changes during the discharge using two-dimensional XANES reveals spatial differences in the electrochemical activities of the two absorbing elements Ni and Mn.

関連文献

Mechanisms and models for water transport in reverse osmosis membranes: history, critical assessment, and recent developments

Hanqing Fan, Xinglin Lu, Menachem Elimelech

2023-10-27 Tutorial Review

DOI: 10.1039/D3CS00395G

Bidirectional manipulation of iodine redox kinetics in aqueous Fe–I2 electrochemistry

Hong Zhang, Lin Fu, Wenli Zhang, Yupeng Yuan

2023-10-20 Edge Article

DOI: 10.1039/D3SC04853E

Recent advances in supramolecular fullerene chemistry

Youzhi Xu, Max von Delius

2023-10-18 Review Article

DOI: 10.1039/D2CS00937D

Strategies to engineer various nanocarrier-based hybrid catalysts for enhanced chemodynamic cancer therapy

Ji-Na Hao, Kaiming Ge, Guoli Chen, Bin Dai

2023-10-24 Tutorial Review

DOI: 10.1039/D3CS00356F

Inside back cover

2023-11-15 Cover

DOI: 10.1039/D3SC90224B

The synthesis and application of crystalline–amorphous hybrid materials

Hao Lan, Jiawei Wang, Liwei Cheng, Dandan Yu, Hua Wang, Lin Guo

2023-12-20 Review Article

DOI: 10.1039/D3CS00860F

%VBur index and steric maps: from predictive catalysis to machine learning

Albert Poater

2023-12-19 Review Article

DOI: 10.1039/D3CS00725A

Nickel-catalysed asymmetric hydromonofluoromethylation of 1,3-enynes for enantioselective construction of monofluoromethyl-tethered chiral allenes

Ying Zhang, Jimin Yang, Yu-Long Ruan, Ling Liao, Chuang Ma

2023-10-23 Edge Article

DOI: 10.1039/D3SC04474B

Asymmetric catalysis with FLPs

2023-11-14 Review Article

DOI: 10.1039/D3CS00701D

Cyclic voltammetry and chronoamperometry: mechanistic tools for organic electrosynthesis

Mohammad Rafiee, Dylan J. Abrams, Luana Cardinale, Zachary Goss, Shannon S. Stahl

2023-12-05 Tutorial Review

DOI: 10.1039/D2CS00706A

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

カルボニル基が付いた5-氰基-1-{[(2-メチル-2-プロpanyl)オキシ]カーボンイル}1H-吲哚-2-イリド-2-ボリン酸はどのように保存すればよいですか?

カルボニル基が付いた5-氰基-1-{[(2-メチル-2-プロpanyl)オキシ]カーボンイル}1H-吲哚-2-イリド-2-ボリン酸は、直射日光を避けて室温(15...

475102-15-9(5-Cyano-1-{[(2-meth...
化合物よくある質問

tert-ブチル2-クロロメチルピリジン-3-基炭酸エステルの市場動向や研究トレンドはどうですか?

この化合物は合成化学分野において、特にピリジン化合物の合成や改良に用いられます。最近の研究では、ピリジン化合物の新規合成法や特性の改良が注目されています。市場動...

1203498-98-9tert-Butyl 2-chloro-...
化合物よくある質問

聚二季戊四醇六丙烯酸酯はどの業界で使用されていますか?

聚二季戊四醇六丙烯酸酯は、医薬品、ポリマー、センサー、半導体などの業界で広く使用されています。特にポリマー業界では硬化剤として、医薬分野では医療機器の製造に使用...

29570-58-93-(Acryloyloxy)-2-({...
化合物よくある質問

1-氯-5-硝基异喹啉の市場動向や研究トレンドはどうですか?

1-氯-5-硝基异喹啉は、薬理学や合成化学の研究分野で注目されています。市場動向としては、その生物学的な活性や合成可能性を評価する研究が増えています。また、代替...

58142-97-51-Chloro-5-nitroisoq...
化合物よくある質問

2-チロール-5-メチルスルフェニル-3-trifルオルメチルベンゼンはどのように合成されますか?

2-チロール-5-メチルスルフェニル-3-trifルオルメチルベンゼンは、トリフルオロメチル化反応と硫化反応を経て合成されます。通常、トリフルオロメチル化剤と硫...

957066-04-51-Chloro-4-(methylsu...
化合物よくある質問

p-トールイルマグネシウムブロミドの物理化学的性質は何ですか?

p-トールイルマグネシウムブロミドのCAS番号は4294-57-9です。この化合物は白色の結晶性粉末で、分子量は204.32です。溶剤中で良好に溶解しますが、水...

4294-57-9p-Tolylmagnesium bro...
化合物よくある質問

1-(5-甲基-2-硫化素基)プロパン-1-酮の市場動向や研究トレンドはどうですか?

1-(5-甲基-2-硫化素基)プロパン-1-酮の市場動向は、化学産業全体の需要に影響を受けますが、最近では pharmaceutical 分野での応用が注目され...

59303-13-81-(5-Methyl-2-thieny...
化合物よくある質問

十一碳烯酰甘氨酸を取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

十一碳烯酰甘氨酸は吸入や皮膚から吸収されることがあり、取り扱う際には防塵マスクと手袋を使用してください。ドラフトチャンバーを用いて漏洩を処理し、適切なSDS(S...

54301-26-7N-10-Undecenoylglyci...
化合物よくある質問

1H,1H-全氟-3,6-二氧杂葵-1-醇を取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

この化合物は吸入や皮膚吸収による毒性があるため、防塵マスク、ゴーグル、防護手袋を使用する必要があります。ドラフトチャンバーでの操作が必要です。漏洩時には即座に換...

152914-73-32,2-Difluoro-2-[1,1,...
化合物よくある質問

3-(4-(フルオロメチルオキシ)フェニル)-1,2,4-オキサジアゾール-5-カルボハイドライドは安全ですか?

安全性は化合物の使用方法によります。直接的な毒性は報告されていませんが、吸入や皮膚接触には注意が必要です。適切な防護服を着用し、換気を図ることを推奨します。

883028-82-83-(4-(Trifluorometho...

掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。