Underlying mechanisms of the synergistic role of Li2MnO3 and LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 in high-Mn, Li-rich oxides

文献情報

出版日 2016-03-18
DOI 10.1039/C6CP00088F
インパクトファクター 3.676
著者

Jin-Myoung Lim, Duho Kim, Maenghyo Cho


原文を見る

要旨

For large-scale energy storage applications requiring high energy density, the development of Li-rich oxides with enhanced cyclic stabilities during high-voltage operations and large specific capacities is required. In this regard, high-Mn, Li-rich oxides (HMLOs; xLi2MnO3 (1 − x)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 at x > 0.5) warrant an in-depth study because of their good cyclic performance at high operating voltages and potentially large specific capacities. Here, to understand the synergistic effects and enhanced cyclic stability of HMLOs, mechanically blended HMLO (m-HMLO) and chemically bonded HMLO (c-HMLO) were prepared and investigated. c-HMLO exhibits relatively high reaction voltages, large specific capacities, and enhanced cyclic stabilities (∼99%) at a high operating voltage (∼4.8 V vs. Li/Li+) compared with m-HMLO. First-principles calculations with electronic structure analysis were performed using an atomic model developed by Rietveld refinement using as-synthesised c-HMLO. The redox mechanisms of Ni, Co, and Mn ions were determined via the partial density of states of the ground states predicted using the cluster expansion method, which elucidates that LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 stabilises the transition metal (TM) layer of Li2MnO3 and separates Li delithiation potentials in Li2MnO3 in the HMLO. Kinetic analyses including electronic structures revealed that the interlayer migration of TMs from the TM layer to the Li layer depends on the crystal field stabilisation. Thus, TMs with reduced character in the tetrahedral sites than the octahedral sites owing to the effects of crystal field stabilisation, such as Ni ions, in HMLOs would face a higher interlayer migration barrier, impeding phase transformation into spinel phases. Furthermore, Cu ions could constitute a doping source for HMLOs to improve the material’s cyclic stability through this mechanism. These characteristics may be widely applied to explain experimental phenomena and improve the properties of cathode materials for Li-ion batteries.

関連文献

Front cover

Cover

DOI: 10.1039/C3GC90041J

Continuous catalyst-free aromatization of γ-terpinene using air as an oxidant

Martta Asikainen, Olli Jauhiainen, Olli Aaltonen, Ali Harlin

2013-08-27 Paper

DOI: 10.1039/C3GC41224E

Pd nanoparticle-silica nanotubes (Pd@SNTs) as an efficient catalyst for Suzuki–Miyaura coupling and sp2 C–H arylation in water

Ginam Park, Sanghee Lee, Sang Jun Son, Seunghoon Shin

2013-10-03 Paper

DOI: 10.1039/C3GC41672K

Development of a robust reagent for the two-carbon homologation of aldehydes to (E)-α,β-unsaturated aldehydes in water

James McNulty, Carlos Zepeda-Velázquez, David McLeod

2013-09-09 Communication

DOI: 10.1039/C3GC41383G

Productive sugar isomerization with highly active Sn in dealuminated β zeolites

Jan Dijkmans, Dries Gabriëls, Michiel Dusselier, Filip de Clippel, Pieter Vanelderen, Kristof Houthoofd, Annelies Malfliet, Yiannis Pontikes, Bert F. Sels

2013-08-02 Paper

DOI: 10.1039/C3GC41239C

Palladium supported on a magnetic microgel: an efficient and recyclable catalyst for Suzuki and Heck reactions in water

Jianhua Yang, Dongfang Wang, Wendong Liu, Xi Zhang, Fengling Bian, Wei Yu

2013-09-18 Paper

DOI: 10.1039/C3GC40941D

Extraction desulfurization process of fuels with ammonium-based deep eutectic solvents

Changping Li, Dan Li, Shuangshuang Zou, Jingmei Yin, Ailing Wang, Yingna Cui, Zhilong Yao, Qi Zhao

2013-07-31 Paper

DOI: 10.1039/C3GC41067F

Reclamation and reuse of ionic liquids from silica-based ionogels using spontaneous water-driven separation

Ariel I. Horowitz, Yushi Wang, Matthew J. Panzer

2013-09-27 Paper

DOI: 10.1039/C3GC41661E

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

2-ヒドロキシ-5-ニトロベンジンブロモイドの代替品はありますか?

2-ヒドロキシ-5-ニトロベンジンブロモイドは特定の化学反応に適しているため、代替品は限られています。しかし、同様の構造を持つ2-ヒドロキシ-4-ニトロベンジン...

772-33-82-(Bromomethyl)-4-ni...
化合物よくある質問

N-(2-ブロモフェニル)-1-チロール-3-オキソ-3-(ピペリジニル)プロペン-2-イル)ベンゼンアミドを取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

N-(2-ブロモフェニル)-1-チロール-3-オキソ-3-(ピペリジニル)プロペン-2-イル)ベンゼンアミドは有毒で、皮膚や粘膜に刺激を与える可能性があります。...

1800044-77-2N-[(1Z)-1-(2-Bromoph...
化合物よくある質問

1,3プロパンジオール,2-[2-(2アミノ-6クロロ-9Hピリミジン-9-イル)エチル-1,1,2,2-D4]-2,3-ジアセタートの市場動向や研究トレンドはどうですか?

この化合物は、新規治療薬の開発に注目されています。市場では、その有効性と安全性が評価され、研究分野では、分子生物学と医薬化学の新たな発見が期待されています。

1020718-81-31,3-Propanediol, 2-[...
化合物よくある質問

安息香の代替品はありますか?

安息香の代替品としては、フェノール、アロマターゼ阻害剤などが考えられます。しかし、使用目的により適切な代替品は異なります。

579-44-2Ethanone, 2-hydroxy-...
化合物よくある質問

Succinimidyl-alanyl-phenylalanyl-prolyl-phenylalanine 4-nitroanilide はどの業界で使用されていますか?

Succinimidyl-alanyl-phenylalanyl-prolyl-phenylalanine 4-nitroanilide は主に医薬品開発やポ...

128802-73-3succinimidyl-alanyl-...
化合物よくある質問

メチル6-アミノ-5-クロロピリジン-2-カーボイル酸について、適用される法規ガイドラインは何ですか?

メチル6-アミノ-5-クロロピリジン-2-カーボイル酸(CAS番号: 1256794-05-4)の使用には、GHS( Globally Harmonized S...

1256794-05-4Methyl 6-amino-5-chl...
化合物よくある質問

エチル4-(シクロ Pentagonyl)アミノ-2-メチル硫化基ピリミジン-5-カルボキシレートを取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

取り扱いには、耐薬品性の容器を使用し、通気性の良い場所で操作することを推奨します。漏れ時は、SDS(安全データシート)を参照して適切な措置を取ること。手洗いと洗...

211245-62-4ethyl 4-(cyclopentyl...
化合物よくある質問

(S)-3-ベンZYルピペリジン塩酸塩とは何ですか?

(S)-3-ベンZYルピペリジン塩酸塩は、CAS番号1258940-00-9で表される化合物です。これは、(S)-3-苯基哌啶的盐酸盐であり、主に医薬品の原料と...

1258940-00-9(S)-3-Phenylpiperidi...
化合物よくある質問

3,5-二甲基金剛胺の主な用途は何ですか?

3,5-二甲基金剛胺は、主に医薬品の原料として使用され、また抗うつ薬や抗アルツハイマー薬の開発に利用されます。さらに、化粧品や食品添加物の製造でも重要な役割を果...

19988-45-52-(2,3-Dihydroxyphen...
化合物よくある質問

ビス(4-メチル-2-ペンチル)フェニルカルボン酸エステルの代替品はありますか?

ビス(4-メチル-2-ペンチル)フェニルカルボン酸エステル (CAS番号: 1398066-13-1) の代替品には、ビス(2-エチルヘキシル)フェノールカルボ...

1398066-13-1Bis(4-methyl-2-penty...

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。