过量锂无序岩盐(DRXs)是一种很有前途的锂离子电池正极材料,它们能够利用地球上丰富的过渡金属。
近日,劳伦斯伯克利国家实验室Gerbrand Ceder引入了一种基于部分缺锂工程的新策略来优化DRX正极的整体电化学性能。
文章要点
1)具体而言,通过使用基于Mn的DRX作为概念验证,研究人员证明了在合成过程中引入阳离子空位(例如,Li1.3-xMn2+0.4-xMn3+xNb0.3O1.6F0.4, x = 0, 0.2和0.4)改善了放电容量和速率性能,这是由于在Mn3+存在下更有利的短程有序。
2)研究人员利用密度泛函理论(DFT)计算和蒙特卡罗模拟,结合光谱工具,揭示了引入10%空位(Li1.1Mn2+0.2Mn3+0.2Nb0.3O1.6F0.4)能够实现Mn2+/Mn3+氧化还原和优异的Li逾渗。然而,更积极的空位掺杂(例如,在Li0.9Mn3+0.4Nb0.3O1.6F0.4中20%的空位),由于导致了富Mn相和富Li相之间的相分离,因此会降低性能。
参考文献
Liliang Huang, et al, Optimizing Li-Excess Cation-Disordered Rocksalt Cathode Design Through Partial Li Deficiency, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202202345
https://doi.org/10.1002/aenm.202202345