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Insights into Polymorphism of Lithium Manganese Oxide, Li0.95Mn2.05O4: A Comprehensive Survey of the High-Pressure Properties
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2019-08-01 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b03576 Jolanta Darul 1 , Catalin Popescu 2 , Francois Fauth 2 , Paweł Piszora 1
The Journal of Physical Chemistry C ( IF 3.3 ) Pub Date : 2019-08-01 , DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b03576 Jolanta Darul 1 , Catalin Popescu 2 , Francois Fauth 2 , Paweł Piszora 1
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Understanding the structural behavior of lithium manganese oxide (LMO) under high pressure, especially under nonhydrostatic pressure conditions, could provide more insights into control of the mechanochemical processes occurring during battery operation and allow predicting new applications for this type of oxides. Here, we report pressure-induced structural changes in Li0.95Mn2.05O4 at two temperatures, 300 and 380 K, investigated in situ through synchrotron X-ray powder diffraction up to 13 GPa in a diamond anvil cell. Compression-induced strain triggers a cascade of local structure deformations, which finally result in the structural phase transition to the high-pressure tetragonal phase. A comparison of bulk moduli at two temperatures reveal that due to the differences in the response of the structure to the strain, Li0.95Mn2.05O4 exhibits the rare property of “warm hardening”. Additionally, a direct correlation between hydrostaticity of the pressure-transmitting medium and structural transformations was found. Our findings demonstrate that high pressure can be a robust tool to tune the structural properties and provide insights into the relationship between the strain and the structure of lithium manganese oxides under extreme conditions.
中文翻译：
锰酸锂Li0.95Mn2.05O4多态性的见解：高压特性的全面调查
了解锂锰氧化物（LMO）在高压下（特别是在非静水压力条件下）的结构行为，可以提供对控制电池运行过程中发生的机械化学过程的更多见解，并可以预测此类氧化物的新应用。在这里，我们报告了压力引起的Li 0.95 Mn 2.05 O 4的结构变化在300和380 K的两个温度下，通过同步加速器X射线粉末衍射在金刚石砧室中进行了高达13 GPa的原位研究。压缩引起的应变触发了局部结构变形的级联，最终导致结构相转变为高压四方相。比较两种温度下的体积模量表明，由于结构对应变的响应不同，Li 0.95 Mn 2.05 O 4表现出“热硬化”的稀有特性。另外，发现压力传递介质的静水压力与结构转变之间具有直接的相关性。我们的发现表明，高压可以成为调节结构特性并提供在极端条件下应变与锂锰氧化物结构之间关系的见解的强大工具。
更新日期：2019-08-02
中文翻译：
锰酸锂Li0.95Mn2.05O4多态性的见解：高压特性的全面调查
了解锂锰氧化物（LMO）在高压下（特别是在非静水压力条件下）的结构行为，可以提供对控制电池运行过程中发生的机械化学过程的更多见解，并可以预测此类氧化物的新应用。在这里，我们报告了压力引起的Li 0.95 Mn 2.05 O 4的结构变化在300和380 K的两个温度下，通过同步加速器X射线粉末衍射在金刚石砧室中进行了高达13 GPa的原位研究。压缩引起的应变触发了局部结构变形的级联，最终导致结构相转变为高压四方相。比较两种温度下的体积模量表明，由于结构对应变的响应不同，Li 0.95 Mn 2.05 O 4表现出“热硬化”的稀有特性。另外，发现压力传递介质的静水压力与结构转变之间具有直接的相关性。我们的发现表明，高压可以成为调节结构特性并提供在极端条件下应变与锂锰氧化物结构之间关系的见解的强大工具。
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