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Improving Li+ Kinetics and Structural Stability of Nickel-Rich Layered Cathodes by Heterogeneous Inactive-Al3+ Doping
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2018-03-16 00:00:00 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.8b00909 Peiyu Hou 1 , Feng Li 2 , Yanyun Sun 2 , Meiling Pan 3 , Xiao Wang 1 , Minghui Shao 1 , Xijin Xu 1
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2018-03-16 00:00:00 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.8b00909 Peiyu Hou 1 , Feng Li 2 , Yanyun Sun 2 , Meiling Pan 3 , Xiao Wang 1 , Minghui Shao 1 , Xijin Xu 1
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To improve the Li+ kinetics and structural stability of high-capacity nickel-rich layered oxides, but not at the cost of reducing reversible capacity, a heterogeneous inactive-Al3+ doping strategy is proposed to build an Al3+-rich surface within a low doping amount. As anticipated, the heterogeneous inactive-Al3+ doped nickel-rich LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2 shows a large reversible capacity of ∼215 mAh g–1, corresponding to a high energy density of ∼850 Wh kg–1. Moreover, it also exhibits long-term cycle lifespan, capacity retention of ∼90% after 200 cycles even at a high upper cutoff voltage of 4.5 V (vs Li/Li+), and improved thermal stability. Surprisingly, the heterogeneous inactive-Al3+ doped electrode shows a high capacity of ∼145 mAh g–1 even at a high rate of 10C, which corresponds to ∼70% capacity retention at 0.1C, due to the enhanced Li+ kinetics. Also this heterogeneous inactive-ion doped approach is capable of being readily expanded to other types of layered, spinel and olivine cathodes to enhance their structural stability and Li+ kinetics.
中文翻译：
非均相非活性Al 3+掺杂改善镍富集层状阴极的Li +动力学和结构稳定性
为了提高高容量富镍层状氧化物的Li +动力学和结构稳定性，但不以降低可逆容量为代价，提出了一种非均相惰性Al 3+掺杂策略，以在其中构建Al 3+富集表面。低掺杂量。如预期的那样，非均相惰性Al 3+掺杂的富镍NiNi 0.7 Co 0.15 Mn 0.15 O 2表现出约215 mAh g –1的大可逆容量，对应于约850 Wh kg –1的高能量密度。。此外，它还具有长期的循环寿命，即使在4.5 V（vs Li / Li +）的高上限电压下200次循环后，容量保持率仍约为90％，并且具有更高的热稳定性。令人惊讶的是，即使在10C的高速率下，非均相惰性Al 3+掺杂电极也显示出约145 mAh g –1的高容量，由于增强的Li +动力学，相当于在0.1C时的约70％的容量保持率。同样，这种异质的非活性离子掺杂方法也可以很容易地扩展到其他类型的层状尖晶石和橄榄石阴极，以增强其结构稳定性和Li +动力学。
更新日期：2018-03-16
中文翻译：
非均相非活性Al 3+掺杂改善镍富集层状阴极的Li +动力学和结构稳定性
为了提高高容量富镍层状氧化物的Li +动力学和结构稳定性，但不以降低可逆容量为代价，提出了一种非均相惰性Al 3+掺杂策略，以在其中构建Al 3+富集表面。低掺杂量。如预期的那样，非均相惰性Al 3+掺杂的富镍NiNi 0.7 Co 0.15 Mn 0.15 O 2表现出约215 mAh g –1的大可逆容量，对应于约850 Wh kg –1的高能量密度。。此外，它还具有长期的循环寿命，即使在4.5 V（vs Li / Li +）的高上限电压下200次循环后，容量保持率仍约为90％，并且具有更高的热稳定性。令人惊讶的是，即使在10C的高速率下，非均相惰性Al 3+掺杂电极也显示出约145 mAh g –1的高容量，由于增强的Li +动力学，相当于在0.1C时的约70％的容量保持率。同样，这种异质的非活性离子掺杂方法也可以很容易地扩展到其他类型的层状尖晶石和橄榄石阴极，以增强其结构稳定性和Li +动力学。
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