a Caracterización estructural del material del cátodo LirNMC mediante XRD y refinamiento de Rietveld. El gráfico de inserción muestra la imagen SEM de partículas LirNMC. b Perfil de carga-descarga y datos de ciclos electroquímicos de LirNMC | | Media celda de metal Li. c Representación tridimensional del electrodo compuesto y vistas ampliadas de algunas partículas de cátodos LirNMC arbitrariamente seleccionadas (paneles I, II, y III). La separación de núcleo de mesoescala / capa múltiple es claramente visible en todas las partículas. De:estratificación de valencia dependiente de la profundidad impulsada por oxígeno redox en óxido en capas rico en litio
Un equipo de científicos de la Instalación de Radiación de Sincrotrón de Beijing en el Instituto de Física de Altas Energías de la Academia de Ciencias de China, La fuente de luz de radiación de sincrotrón de Stanford en el SLAC y el Laboratorio Nacional de Brookhaven utilizó espectrografía de nano resolución basada en sincrotrón para estudiar un material típico de níquel-manganeso-cobalto (LirNMC) rico en litio (es decir, Li 1.2 Ni0. 13 Minnesota 0,54 Co 0,13 O 2 ) para visualizar su morfología multicapa y la dependencia química y espacial del comportamiento redox del oxígeno.
Este estudio, publicado en Comunicaciones de la naturaleza , revela que el oxígeno redox induce la estratificación de valencia del metal de transición dependiente de la profundidad en LirNMC.
Como dispositivo de almacenamiento de energía de alta eficiencia, la batería de iones de litio se usa ampliamente en dispositivos electrónicos y vehículos eléctricos. La comunidad de investigadores ha dedicado un gran esfuerzo a mejorar el rendimiento electroquímico.
El cátodo en capas LirNMC es uno de los candidatos prometedores para la batería de iones de litio debido a su mayor densidad de energía. Sin embargo, sufre de caída de voltaje al ciclar. Para superar este problema, es necesario comprender el mecanismo de este desvanecimiento de voltaje.
En este estudio, El equipo utilizó espectrografía de nano resolución para estudiar el material LirNMC a nivel de partículas en tres dimensiones. Esto permitió la visualización de la morfología multicapa única del material con una composición homogénea, y la dependencia de la profundidad inducida por la carga de la distribución de valencia del metal de transición.
Los resultados de la dispersión de rayos X inelástica resonante de rayos X suave (RIXS) y el rendimiento de fluorescencia superparcial (sPFY) mostraron claramente características de oxígeno redox en la muestra cargada (4,8 V en el primer ciclo). Aunque la actividad del oxígeno puede aumentar la capacidad del cátodo, generará vacantes de oxígeno alrededor de los cationes de metales de transición y disminuirá sus valencias. Esta es la razón por la que la valencia del metal de transición de LirNMC tiene un perfil de profundidad muy diferente del de NM convencional en el estado cargado.
Este estudio destaca la importancia de la ingeniería de materiales a nivel de partículas y una estrategia de ingeniería de composición dependiente de la profundidad. que podría ser una forma viable de resolver el problema de desvanecimiento de voltaje en los cátodos LirNMC.
