An overview of hydroxy-based polyanionic cathode insertion materials for metal-ion batteries

文献情報

出版日 2021-07-26
DOI 10.1039/D1CP01741A
インパクトファクター 3.676
著者

Shashwat Singh, Valérie Pralong, Prabeer Barpanda


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要旨

Rechargeable batteries based on Li-ion and post Li-ion chemistry have come a long way since their inception in the early 1980s. The last four decades have witnessed steady development and discovery of myriads of cathode materials taking into account their processing, economy, and performance along with ecological sustainability. Though oxides rule the battery sector with their high energy and power density, polyanionic insertion compounds work as gold mines for designing insertion compounds with rich structural diversity leading to tuneable redox potential coupled with high structural/chemical/thermal stability. The scope of polyanionic compounds can be taken a step further by combining two or more different types of polyanions to get suites of mixed polyanionic materials. While most cathodes are built with metal polyhedra constituted by oxygen (MOm|XOm, M = 3d metals, X = P, S, Si, B, W, etc., m = 3–6), in some cases, selected oxygen sites can form bonding with hydrogen to form OH/H2O ligands. It can lead to the family of hydroxy-based mixed-polyanionic cathode materials. The presence of hydroxy components can affect the crystal structure, local chemical bonding, and electronic, magnetic, diffusivity and electrochemical properties. Employing a mineralogical survey, the current review renders a sneak peek on various hydroxy-based polyanionic cathode materials for Li-ion and post Li-ion batteries. Their crystal structure, and electrochemical properties have been overviewed to outline future research focus and scope for real-life application.

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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.

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