下一代正极材料LiNi$_{0.8}$Mn$_{0.1}$Co$_{0.1}$O$_2$磁性的样品依赖性

我们利用元素分析、X射线与中子衍射、磁强计以及极化中子散射测量，对两批多晶LiNi$_{0.8}$Mn$_{0.1}$Co$_{0.1}$O$_2$（常称为Li NMC 811，一种富镍锂离子电池正极材料）进行了结构与磁性研究。我们发现，标记为S1和S2的样品具有组成Li$_{1-x}$Ni$_{0.9+x-y}$Mn$_y$Co$_{0.1}$O$_2$，其中S1的$x = 0.025(2)$、$y = 0.120(2)$，S2的$x = 0.002(2)$、$y = 0.094(2)$，对应于不同的磁性离子浓度以及Li$^+$层中的过量Ni$^{2+}$。两样品在零场冷（ZFC）直流磁化率中均于8.0(2) K出现峰值，但ZFC与FC（场冷）曲线开始偏离的温度显著不同：S1为64(2) K，S2为122(2) K。交流磁化率测量显示，S1的相变随频率移动，而在我们的测量分辨率内S2未观察到此类移动。我们的结果证明了Li NMC 811中磁性质的样品依赖性，与先前关于母体材料LiNiO$_2$的报道一致。我们进一步确认，需结合多种实验技术才能准确确定具有多种阳离子的下一代电池材料的化学组成。