Lithium-Rich Core-Shell Cathodes with Low Irreversible Capacity and Mitigated Voltage Fade
Notice bibliographique
Résumé
Lithium-rich layered Ni-Mn-Co oxide materials have been intensely studied in the last decade. Mn-rich materials have serious voltage fade issues and the Ni-rich materials have poor thermal stability and readily oxidize the organic carbonate-based electrolyte.1 Core-shell (CS) strategies that use Ni-rich material as the core and Mn-rich materials as the shell can balance the pros and cons of these materials in a hybrid system.2 The lithium-rich CS materials synthesized through co-precipitation method introduced here showed much improved overall electrochemical performance compared to the core-only (Ni-rich) and shell-only (Mn-rich) samples. In this work, CS samples with 67 mol% of core with the composition Li1+x(Ni0.67Mn0.33)1-xO2 (C) and 33 mol% of shell with the compositions Li1+x(Ni0.2Mn0.6Co0.2)1-xO2 (S1) or Li1+x(Ni0.4Mn0.5Co0.1)1-xO2 (S2) with varied lithium content were synthesized and studied. Figure 1 shows the energy dispersive spectroscopy results of the CS precursor and lithiated samples. Figure 1 shows that there was diffusion of transition metals between the core and shell phases after sintering at 900oC compared to the prepared hydroxide precursors. A Mn-rich shell was still maintained whereas the Co which was only in the shell in the precursor was approximately homogeneous throughout the particles. The CS samples with optimal lithium content showed low irreversible capacity (IRC), as well as high capacity and excellent capacity retention. Sample CS2-3 had a reversible capacity of ~218 mAh/g with 12.3% (~30 mAh/g) IRC and 98% capacity retention after 40 cycles to 4.6 V at 30oC at a rate of ~C/20. Figure 2 shows the average discharge potential (a) and the difference between the average charge and discharge potentials, delta V (b), of cells with the core-only (C), CS and shell-only (S) samples. Figure 2 shows that cells of the CS samples have stable impedance (delta V is stable) as well as a very stable average voltage as compared to cells of the core-only and shell-only samples. Ultra-high precision coulometry (UHPC) measurements confirmed that the CS samples with optimal lithium content had distinctively better columbic efficiency. Apparently, the Mn-rich shell can effectively protect the Ni-rich core from reactions with the electrolyte while the Ni-rich core renders a high and stable average voltage. Reference 1. E.-J. Lee, H.-J. Noh, C. S. Yoon, and Y.-K. Sun, J. Power Sources, 273, 663–669 (2015). 2. J. Camardese, J. Li, D. W. Abarbanel, a. T. B. Wright, and J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc., 162, A269–A277 (2014). Figure 1
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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 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
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 ».