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LiNbO3综合改性调控富锂层状氧化物的阴离子氧化还原活性
Nano Energy ( IF 16.8 ) Pub Date : 2022-06-30 , DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107555 Chao Shen , Yiqian Liu , Libin Hu , Wenrong Li , Xiaoyu Liu , Yaru Shi , Yong Jiang , Bing Zhao , Jiujun Zhang
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更新日期:2022-07-02
Nano Energy ( IF 16.8 ) Pub Date : 2022-06-30 , DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107555 Chao Shen , Yiqian Liu , Libin Hu , Wenrong Li , Xiaoyu Liu , Yaru Shi , Yong Jiang , Bing Zhao , Jiujun Zhang
富锂层状氧化物正极存在严重的界面退化、容量衰减和电压衰减,这主要是由于阴离子氧化还原的可逆性差。在这项研究中,为了稳定晶格氧和提高结构稳定性,提出了一种包括LiNbO 3涂层、尖晶石异质结构和Nb 5+掺杂的LiNbO 3集成策略。其中,LiNbO 3涂层可以保护高活性类过氧化物免受电解质的影响,而具有三维(3D)锂传输通道的尖晶石异质结构促进了扩散动力学。更重要的是,Nb 5+插入亚表面晶格的掺杂剂调节局部电子构型并增强阴离子氧化还原的可逆性。包括态密度和晶体轨道重叠群在内的理论计算结果揭示了在 Nb 掺杂后,活性 OO 二聚体在完全脱锂状态下仍与晶体骨架配位,表现出增强的阴离子氧化还原可逆性和结构稳定性。相应的分析表明,掺杂不具有价电子(4d 0 )和低电负性的Nb 5+阳离子可以将Mn-O体系转变为具有大电荷转移和低d轨道排斥的电化学惰性Nb-O体系(Mott-Hubbard方案)。此外,这种非活性 Nb-O 系统不能从 Nb 5+提供任何反应电子必须在 O 2p 轨道上隔离阳离子和氧空穴,从而提高阴离子氧化还原的可逆性。这种综合改性策略为理解和调节阴离子氧化还原的可逆性提供了启发性的见解,在设计高性能富锂锰基正极方面显示出巨大潜力。
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