Thermodynamically spontaneously intercalated H3O+ enables LiMn2O4 with enhanced proton tolerance in aqueous batteries
Notice bibliographique
Résumé
LiMn2O4 (LMO) is an attractive positive electrode material for aqueous lithium-ion batteries (ALIBs), but its inferior cycle performance limits the practical application. The degradation mechanism of LMO in ALIBs is still unclear, resulting in inability to predictably improve its structural stability. The electrode/electrolyte interface is believed to play an important role in electrode degradation. However, the interactions of the water-containing electrode/electrolyte interface of LMO are underexplored. In this work, we demonstrate the insertion of H3O+ into LMO during cycling in aqueous electrolyte and elucidate the paradoxical effects of H3O+. The crystal H3O+ enhances the structural stability of LMO by forming a gradient Mn4+-rich protective shell, but an excess amount of crystal H3O+ leads to poor Li+ conductivity, resulting in rapid capacity fading. Combining electrochemical analyses, structural characterizations, and first-principles calculations, we reveal the intercalation of H3O+ into LMO and its associated mechanism on the structural evolution of LMO. Furthermore, we regulate the crystal H3O+ content in LMO by modifying the hydrogen bond networks of aqueous electrolyte to restrict H2O molecule activity. This approach utilizes an appropriate amount of crystal H3O+ to enhance the structural stability of LMO while maintaining sufficient Li+ diffusion. The interfacial reactions of the battery material LiMn2O4 in aqueous electrolytes are intricate and underexplored. Here, authors demonstrate H3O+ insertion into LiMn2O4 and elucidate the paradoxical effects of lattice H3O+, which enhances proton tolerance but impedes Li+ diffusion.
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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 | 0,001 |
| 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 ».