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01.02.2021 | Energy materials | Ausgabe 13/2021

Journal of Materials Science 13/2021

Porous spinel-type (Al0.2CoCrFeMnNi)0.58O4-δ high-entropy oxide as a novel high-performance anode material for lithium-ion batteries

Zeitschrift:
Journal of Materials Science > Ausgabe 13/2021
Autoren:
Hou-Zheng Xiang, Hong-Xiang Xie, Yu-Xue Chen, Hui Zhang, Aiqin Mao, Cui-Hong Zheng
Wichtige Hinweise
Handling Editor: Mark Bissett.

Supplementary information

The online version contains supplementary material available at (https://​doi.​org/​10.​1007/​s10853-021-05805-5).

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

Owing to their entropy stabilization and multi-principal effect, transition-metal-based high-entropy oxides are attracting extensive attention as an effective family of anode materials for lithium ion batteries (LIBs). Herein, spinel-type (Al0.2CoCrFeMnNi)0.58O4-δ HEO nanocrystalline powder with high concentration of oxygen vacancies is successfully prepared by the method of solution combustion synthesis (SCS), and explored as a novel anode active material for LIBs. As compared to (CoCrFeMnNi)0.6O4-δ, the inactive Al3+-doped (Al0.2CoCrFeMnNi)0.58O4-δ anode provides more than twice the reversible specific capacity of 554 mAh g−1 after 500 cycles at a specific current of 200 mA g−1, accompanied with good rate capability (634 mAh g−1 even at 3 A g−1) and cycling performance. The enhanced electrochemical properties can be attributed to that inactive Al3+-doping resulted into the more space for Li+ intercalation and deintercalation, enhanced structural stability, and the improved electronic conductivity and Li+ diffusivity.

Graphical abstract

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