Single-Phase Layered Compositions in the Li-Mn-Ni-O System Which Do Not Significantly Oxidize Electrolyte at 4.6 V Versus Li/Li<sup>+</sup>
Notice bibliographique
Résumé
Detailed phase diagrams of the Li-Mn-Ni-O system have been determined to provide a broader understanding of how synthesis conditions affect the phase composition of Li-Mn-Ni-O positive electrode materials.1,2 Figure 1 shows the positive electrode region of the Li-Mn-Ni-O pseudoternary phase diagram for samples quenched from 900oC. The phase diagram is labeled with various individual compositions, single-phase regions, tie-lines, and multi-phase co-existence regions all elucidated through extensive crystallographic analysis,3 introducing many opportunities for characterization of new positive electrode materials. In order to develop Li-ion batteries with high energy densities and long cycle lives, ideal novel materials would not react with carbonate-based electrolytes at high potentials (≥ 4.6 V vs. Li/Li+). In this study, three single-phase layered compositions in the Li-Mn-Ni-O system, labeled as A, B and C in Figure 1, were studied by ICP-OES, XRD, and ultra high precision coulometry (UHPC), a technique which uses precise measurement of coulombic efficiency (CE) and charge endpoint capacity slippage to detect electrolyte oxidation. Sample A was determined to be Li[Li0.157Ni0.122Mn0.650□0.071]O2, a Li-deficient, Mn-rich material containing 3.5% metal site vacancies.4 Sample B was Li[Li0.117Ni0.325Mn0.558]O2, an essentially Ni-rich member of the Li-rich oxide solid solution series (dashed orange line in Figure 1), while sample C was determined to be Li[Li0.148Ni0.480Mn0.471]O2, an approximate Li-rich analogue of Li[Ni0.5Mn0.5]O2. Figure 2 shows the CE, discharge capacity, and normalized charge endpoint capacity for cycle 10 onwards for samples A, B, and C cycled to 4.6 V and 4.8 V, and for Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2 cycled to 4.2 V, 4.4 V, and 4.6 V. In general, cycling to 4.6 V yielded better CE and lower slippage of the Li-Mn-Ni-O materials compared to cycling to 4.8 V, which produced more slippage due to electrolyte oxidation. The performance of the Li-deficient Li[Li0.157Ni0.122Mn0.650□0.071]O2 material cycled to 4.6 V was striking, as it maintained a substantially higher CE and a lower charge endpoint capacity slippage per cycle than Li[Li0.117Ni0.325Mn0.558]O2, Li[Li0.148Ni0.480Mn0.471]O2, and industry standard Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2 (cycled to only 4.2 V) while maintaining a reversible capacity of 225 mAh/g after 50 cycles. These results highlight the inherent “inertness” of Li[Li0.157Ni0.122Mn0.650□0.071]O2 and its suitability as a thin protective shell in a core-shell particle configuration. References 1. E. McCalla, A. W. Rowe, R. Shunmugasundaram, and J. R. Dahn, Chem. Mater., 25, 989–999 (2013). 2. E. McCalla, A. W. Rowe, C. R. Brown, L. R. P. Hacquebard, and J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc., 160, A1134–A1138 (2013). 3. E. McCalla and J. R. Dahn, Solid State Ion., 242, 1–9 (2013). 4. E. McCalla, A. W. Rowe, J. Camardese, and J. R. Dahn, Chem. Mater., 25, 2716–2721 (2013).
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».