Nearly all-active-material cathodes free of nickel and cobalt for Li-ion batteries
Notice bibliographique
Résumé
The global transition to electric vehicles and large-scale energy storage systems requires cost-effective and abundant alternatives to commercial Co/Ni-based cathodes (e.g., LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2) for Li-ion batteries (LIBs). Manganese-based disordered rock-salts (Mn-DRXs) can outperform conventional cathodes at lower cost, achieving >900 Wh/kg-AM (per active material, AM), but such performance has been demonstrated exclusively in cell constructions far removed from commercial viability, namely with diluted electrode films (~70 wt%-AM) containing excessive carbon and binder. Herein, our work involves a comprehensive study to attain AM-concentrated Mn-DRX cathodes (>95 wt%-AM), covering from inherent material properties to the microstructure of electrodes, to address the formidable challenges in Mn-DRX research. We reveal that Mn-DRXs’ failures in AM-concentrated electrodes originate from their extremely low electrical conductivity (10^-10-10^-8 S/cm) and the collapse of the electrical network with volume change over cycling. These failure modes are resolved through electrical percolation engineering and enhancement of electrode mechanical properties, allowing our demonstration of nearly all-AM Mn-DRX cathodes (~96 wt%-AM) and the highest application-level energy density (~1050 Wh/kg-cathode) reported to date. This work further unveils the trade-off role of Mn-content on Mn-DRXs’ electrical conductivity and volume change, providing guidelines for material design to 33 advance Co/Ni-free LIB's technology readiness.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 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 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».