电池充电过程中层状氧化物正极材料中位错的形核及其动力学
材料科学
2018-10-02 v1
摘要
晶体固体中的缺陷及其相互作用通常支撑着材料的性质与功能，因为它们对稳定性起决定性作用，能增强扩散，并作为空位的储库。近期，富锂层状氧化物已成为下一代储能正极材料的主要候选者之一，其比商用化合物多提供 50% 的额外容量。氧氧化还原反应被认为是造成额外容量的原因，然而电压衰减阻碍了这些新材料的商业化。尽管已有广泛研究，但对支撑氧氧化还原反应和电压衰减机制的理解仍不完整。本文利用 operando 三维 Bragg 相干衍射成像，我们直接观察到了富锂层状氧化物材料纳米颗粒中可动位错网络的形核。令人惊讶的是，我们发现与常规层状氧化物材料相比，位错在富锂层状氧化物材料中更容易形成，这表明缺陷与富锂层状氧化物中异常高容量之间存在联系。不全位错网络的形成显著改变了局部锂环境并导致了电压衰减。基于我们的发现，我们设计并演示了一种恢复原有高电压功能的方法。我们的发现揭示了富锂层状氧化物中的电压衰减是可逆的，并呼吁提出改进氧氧化还原活性材料设计的新范式。
引用
@article{arxiv.1706.03031,
title = {Nucleation of dislocations and their dynamics in layered oxides cathode materials during battery charging},
author = {A. Singer and S. Hy and M. Zhang and D. Cela and C. Fang and B. Qiu and Y. Xia and Z. Liu and A. Ulvestad and N. Hua and J. Wingert and H. Liu and M. Sprung and A. V. Zozulya and E. Maxey and R. Harder and Y. S. Meng and O. G. Shpyrko},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.03031},
year = {2018}
}