SwePub
Sök i LIBRIS databas

  Utökad sökning

id:"swepub:oai:DiVA.org:uu-514587"
 

Sökning: id:"swepub:oai:DiVA.org:uu-514587" > The Role of Oxygen ...

The Role of Oxygen in Automotive Grade Lithium-Ion Battery Cathodes : An Atomistic Survey of Ageing

Mikheenkova, Anastasiia (författare)
Uppsala universitet,Strukturkemi
Mukherjee, Soham (författare)
Uppsala universitet,Energimaterialens fysik
Hirsbrunner, Moritz (författare)
Uppsala universitet,Energimaterialens fysik
visa fler...
Törnblom, Pontus (författare)
Uppsala universitet,Institutionen för fysik och astronomi
Tai, Cheuk-Wai (författare)
Segre, Carlo U. (författare)
Ding, Yujia (författare)
Zhang, Wenliang (författare)
Asmara, Teguh Citra (författare)
Wei, Yuan (författare)
Schmitt, Thorsten (författare)
Rensmo, Håkan (författare)
Uppsala universitet,Energimaterialens fysik
Duda, Laurent (författare)
Uppsala universitet,Energimaterialens fysik
Hahlin, Maria (författare)
Uppsala universitet,Institutionen för kemi - Ångström,Energimaterialens fysik
visa färre...
 (creator_code:org_t)
Royal Society of Chemistry, 2024
2024
Engelska.
Ingår i: Journal of Materials Chemistry A. - : Royal Society of Chemistry. - 2050-7488 .- 2050-7496. ; 12:4, s. 2465-2478
  • Tidskriftsartikel (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)
Abstract Ämnesord
Stäng  
  • The rising demand for high-performance lithium-ion batteries, pivotal to electric transportation, hinges on key materials like the Ni-rich layered oxide LiNixCoyAlzO2 (NCA) used in cathodes. The present study investigates the redox mechanisms, with particular focus on the role of oxygen in commercial NCA electrodes, both fresh and aged under various conditions (aged cells have performed >900 cycles until a cathode capacity retention of ∼80%). Our findings reveal that oxygen participates in charge compensation during NCA delithiation, both through changes in transition metal (TM)–O bond hybridization and formation of partially reversible O2, the latter occurs already below 3.8 V vs. Li/Li+. Aged NCA material undergoes more significant changes in TM–O bond hybridization when cycling above 50% SoC, while reversible O2 formation is maintained. Nickel is found to be redox active throughout the entire delithiation and shows a more classical oxidation state change during cycling with smaller changes in the Ni–O hybridization. By contrast, Co redox activity relies on a stronger change in Co–O hybridization, with only smaller Co oxidation state changes. The Ni–O bond displays an almost twice as large change in its bond length on cycling as the Co–O bond. The Ni–O6 octahedra are similar in size to the Co–O6 octahedra in the delithiated state, but are larger in the lithiated state, a size difference that increases with battery ageing. These contrasting redox activities are reflected directly in structural changes. The NCA material exhibits the formation of nanopores upon ageing, and a possible connection to oxygen redox activity is discussed. The difference in interaction of Ni and Co with oxygen provides a key understanding of the mechanism and the electrochemical instability of Ni-rich layered transition metal oxide electrodes. Our research specifically highlights the significance of the role of oxygen in the electrochemical performance of electric-vehicle-grade NCA electrodes, offering important insights for the creation of next-generation long-lived lithium-ion batteries.

Ämnesord

NATURVETENSKAP  -- Kemi -- Materialkemi (hsv//swe)
NATURAL SCIENCES  -- Chemical Sciences -- Materials Chemistry (hsv//eng)

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)
art (ämneskategori)

Hitta via bibliotek

Till lärosätets databas

Kungliga biblioteket hanterar dina personuppgifter i enlighet med EU:s dataskyddsförordning (2018), GDPR. Läs mer om hur det funkar här.
Så här hanterar KB dina uppgifter vid användning av denna tjänst.

 
pil uppåt Stäng

Kopiera och spara länken för att återkomma till aktuell vy