Low-cost layered lithium transition metal oxides delivering high capac的简体中文翻译

Low-cost layered lithium transition

Low-cost layered lithium transition metal oxides delivering high capacity and moderate rate capability are considered as promising cathodes for next-generation lithium-ion batteries (LIBs). However, the low stacking and compressed density results in lower volumetric energy density of such LIBs compared with that of the first commercialized LiCoO2-based battery. Herein, for the first time, a new strategy is rationally proposed to prepare micron-sized monocrystalline LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2via stepwise addition of lithium sources into hydroxide/oxide precursors. As anticipated, the as-prepared 4–8 μm-thick monocrystalline cathode exhibits comparable stacking/compressed density with LiCoO2 electrode, achieving ultrahigh volumetric energy density exceeding 2600 W h L−1, enhanced structural stability and high rate capability in half-cells. Moreover, in full-cell configuration, by using this monocrystalline LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 as the cathode and mesocarbon microbeads as the anode, higher volumetric energy density exceeding 660 W h L−1, enhanced cycling stability and high rate capability are achieved, indicating the expectant merits of the micron-sized monocrystalline cathodes. It is also confirmed that this monocrystalline cathode can mitigate side reactions occurring at the electrode/electrolyte interface and maintain the stability of layered structures upon cycling. This facile tactic provides an innovative insight into preparing high-volumetric-energy-density lithium transition metal oxide cathodes with enhanced electrochemical properties. Moreover, this approach can be readily extended to prepare other types of layered and spinel monocrystalline cathodes with improved volumetric energy density.
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提供高容量和中等倍率能力的低成本层状锂过渡金属氧化物被认为是下一代锂离子电池(LIB)的有希望的阴极。然而,与第一商业化的基于LiCoO 2的电池相比,低的堆叠和压缩密度导致这种LIB的体积能量密度较低。在此,首次提出了一种新的策略,即通过逐步将锂源逐步添加到氢氧化物/氧化物前体中来制备微米级的单晶LiNi1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3O2。如预期的那样,制备的4–8μm厚的单晶阴极表现出与LiCoO2电极相当的堆叠/压缩密度,实现了超过2600 W h L-1的超高体积能量密度,增强的结构稳定性和半电池的高倍率能力。此外,在全电池配置中,通过使用这种单晶LiNi1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3O2作为阴极,并使用中碳微珠作为阳极,可以实现超过660 W h L-1的更高体积能量密度,增强的循环稳定性和高倍率能力,这表明微米级单晶阴极的预期优点。还证实了该单晶阴极可以减轻在电极/电解质界面处发生的副反应并在循环时保持层状结构的稳定性。这种简便的策略为制备具有增强的电化学性能的高体积能量密度锂过渡金属氧化物阴极提供了创新的见识。此外,
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低成本分层锂过渡金属氧化物,提供高容量和适中速率能力,被认为是下一代锂离子电池(LIB)的有希望的阴极。然而,与第一种基于LiCoO2的商业化电池相比,堆叠和低压缩密度导致此类 LIB 的体积能量密度较低。在这里,首次合理提出了一种新的策略,准备微米大小的单晶LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2via逐步将锂源加入氢氧化物/氧化物前体。如预期,制备的 4~8 μm 厚单晶阴极具有与 LiCoO2 电极相媲美的堆叠/压缩密度,实现了超高体积能量密度超过 2600 W h L+1,增强了半电池的结构稳定性和高速率能力。此外,在全细胞配置中,利用这种单晶LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作为阴极和中碳微珠作为阳极,高容能量密度超过660 W h L+1,提高了循环稳定性和高速率能力,表明微米大小的单晶阴极具有预期的优点。还证实,该单晶阴极可减轻电极/电解质接口处发生的侧反应,保持循环时分层结构的稳定性。这种简单化策略为制备具有增强电化学特性的高容量电能密度锂过渡金属氧化物阴极提供了创新见解。此外,这种方法可以很容易地扩展,以准备其他类型的分层和尖晶单晶阴极与提高体积能量密度。
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低成本层状锂过渡金属氧化物具有高容量和中等速率的性能,被认为是下一代锂离子电池(LIBs)的理想阴极材料。然而,低堆积和压缩密度导致这种锂离子电池的体积能量密度低于第一个商业化的锂离子电池。本文首次合理地提出了在氢氧化物/氧化物前驱体中逐步添加锂源制备微米级LiNi1/3Co1/3Mn1/3o2单晶的新策略。如预期,所制备的4–8μm厚单晶阴极具有与LiCoO2电极相当的堆积/压缩密度,实现了超过2600W h L−1的超高体积能量密度,增强了结构稳定性和半电池的高速率能力。此外,在全电池结构下,使用这种单晶LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作为阴极,中间碳微球作为阳极,可获得超过660w h L−1的更高体积能量密度,增强的循环稳定性和高速率能力,表明了微米级单晶阴极的预期优点。同时也证实了这种单晶阴极可以减轻电极/电解质界面的副反应,并在循环过程中保持层状结构的稳定性。这一简单的策略为制备高体积能量密度锂过渡金属氧化物阴极提供了一个创新的视角。此外,这种方法可以很容易地扩展到制备其他类型的层状和尖晶石单晶阴极,具有改进的体积能量密度。<BR>
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