Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 15/2020

24.06.2020

Self-templated hollow LiMn2O4 nanofibers as extremely long lifespan lithium ion battery cathode

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 15/2020

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

The poor cyclability and inferior capacity retention caused by severe Jahn–Teller effect and dissolution of Mn ions into electrolyte during cycling hinder the commercial application of spinel LiMn2O4 with low cost and non-toxic. Herein, hollow LiMn2O4 nanofibers composed of LiMn2O4 nanograins are proposed, forming 3D network framework with uniform distribution. The slender and firm nanofibers can effectively buffer the irreversible phase transitions triggered by Mn3+ disproportionation and Jahn–Teller distortion and lead to the extremely long cycle life of LiMn2O4 cathode. Meanwhile, the huge specific surface area provided by hollow structure ensures the full contact between the materials and electrolyte, being beneficial to the diffusion of Li ions and transfer of electron to maintain its capacity. It can be observed that the capacity retention is 97.5% after 1000 cycles at 1C. The structure design of the hollow nanofibers modified the LiMn2O4 cathode material at the micro-level, which greatly improves the long-term cycling stability of the material and provides reference for the modification in lithium ion batteries.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
2.
Zurück zum Zitat L. Tian, C. Su, Y. Wang, B. Wen, W. Bai, J. Guo, Vacuum 164, 153–157 (2019)CrossRef L. Tian, C. Su, Y. Wang, B. Wen, W. Bai, J. Guo, Vacuum 164, 153–157 (2019)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat N.B. Rao, D. Narsimulu, E.S. Srinadhu, N. Satyanarayana, Ionics 25, 981–990 (2019)CrossRef N.B. Rao, D. Narsimulu, E.S. Srinadhu, N. Satyanarayana, Ionics 25, 981–990 (2019)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat A.H. Marincas, F. Goga, J. Solid State Electrochem. 24, 473–497 (2020)CrossRef A.H. Marincas, F. Goga, J. Solid State Electrochem. 24, 473–497 (2020)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat TC. Liu, A. Dai, J. Lu, YF. Yuan, Nat. Commun. 10 (2019) TC. Liu, A. Dai, J. Lu, YF. Yuan, Nat. Commun. 10 (2019)
6.
Zurück zum Zitat Q. Liu, S. Wang, H. Tan, Z. Yang, J. Zeng, Energies 6, 1718–1730 (2013)CrossRef Q. Liu, S. Wang, H. Tan, Z. Yang, J. Zeng, Energies 6, 1718–1730 (2013)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat J. Cao, S. Guo, R. Yan, C. Zhang, J. Guo, P. Zheng, J. Alloy Compd. 741, 1–6 (2018)CrossRef J. Cao, S. Guo, R. Yan, C. Zhang, J. Guo, P. Zheng, J. Alloy Compd. 741, 1–6 (2018)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat H. Xia, Z. Luo, J. Xie, Prog. Nat. Sci.-Mater. Intl. 22, 572–584 (2012)CrossRef H. Xia, Z. Luo, J. Xie, Prog. Nat. Sci.-Mater. Intl. 22, 572–584 (2012)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Y. Xiao, XD. Zhang, YF. Zhu, PF. Wang, Adv. Sci. 6 (2019) Y. Xiao, XD. Zhang, YF. Zhu, PF. Wang, Adv. Sci. 6 (2019)
10.
Zurück zum Zitat C. Mu, S. Lou, R. Ali, H. Xiong, S. Liu, H. Wang, W. Huo, L. Yin, R. Jia, Y. Liu, X. Jian, J. Alloy Compd. 805, 624–630 (2019)CrossRef C. Mu, S. Lou, R. Ali, H. Xiong, S. Liu, H. Wang, W. Huo, L. Yin, R. Jia, Y. Liu, X. Jian, J. Alloy Compd. 805, 624–630 (2019)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat N. Kumar, J.R. Rodriguez, V.G. Pol, A. Sen, Appl. Surf. Sci. 463, 132–140 (2019)CrossRef N. Kumar, J.R. Rodriguez, V.G. Pol, A. Sen, Appl. Surf. Sci. 463, 132–140 (2019)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat L. Chen, D. Li, X. Zheng, L. Chen, Y. Zhang, Z. Liang, J. Feng, P. Si, J. Lou, L. Ci, J. Electroanal. Chem. 842, 74–81 (2019)CrossRef L. Chen, D. Li, X. Zheng, L. Chen, Y. Zhang, Z. Liang, J. Feng, P. Si, J. Lou, L. Ci, J. Electroanal. Chem. 842, 74–81 (2019)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat J. Chen, N. Zhao, J. Zhao, J. Li, F.-F. Guo, G.-D. Li, J. Solid State Electrochem. 22, 331–338 (2018)CrossRef J. Chen, N. Zhao, J. Zhao, J. Li, F.-F. Guo, G.-D. Li, J. Solid State Electrochem. 22, 331–338 (2018)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat N. Labyedh, F. Mattelaer, C. Detavernier, P.M. Vereecken, J. Mater. Chem. A 7, 18996–19007 (2019)CrossRef N. Labyedh, F. Mattelaer, C. Detavernier, P.M. Vereecken, J. Mater. Chem. A 7, 18996–19007 (2019)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat G. Saat, FM. Balci, EP. Alsac, F. Karadas, O. Dag, Small 14 (2018) G. Saat, FM. Balci, EP. Alsac, F. Karadas, O. Dag, Small 14 (2018)
16.
Zurück zum Zitat Y. Hai, Z. Zhang, H. Liu, L. Liao, P. Fan, Y. Wu, G. Lv, L. Mei, Front. Chem. 7 (2019) Y. Hai, Z. Zhang, H. Liu, L. Liao, P. Fan, Y. Wu, G. Lv, L. Mei, Front. Chem. 7 (2019)
17.
Zurück zum Zitat X. Cui, H. Feng, J. Liu, F. Tang, H. Li, Russ. J. Electrochem. 55, 351–357 (2019)CrossRef X. Cui, H. Feng, J. Liu, F. Tang, H. Li, Russ. J. Electrochem. 55, 351–357 (2019)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat H. Zheng, T. Wang, R. Zhao, J. Chen, L. Li, Iop, LiMn2O4 microspheres as high-performance cathode materials for Li-ion batteries, 2017 3rd International Conference on Environmental Science and Material Application (2018) H. Zheng, T. Wang, R. Zhao, J. Chen, L. Li, Iop, LiMn2O4 microspheres as high-performance cathode materials for Li-ion batteries, 2017 3rd International Conference on Environmental Science and Material Application (2018)
19.
Zurück zum Zitat H. Xia, Z.T. Luo, J.P. Xie, Prog. Nat. Sci.: Mater. Intl. 22, 572–584 (2012)CrossRef H. Xia, Z.T. Luo, J.P. Xie, Prog. Nat. Sci.: Mater. Intl. 22, 572–584 (2012)CrossRef
20.
21.
22.
Zurück zum Zitat W.A. Appiah, M.-H. Ryou, Y.M. Lee, J. Electrochem. Soc. 166, A5109–A5116 (2018)CrossRef W.A. Appiah, M.-H. Ryou, Y.M. Lee, J. Electrochem. Soc. 166, A5109–A5116 (2018)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat K. Ando, T. Matsuda, D. Imamura, J. Power Sources 414, 262–262 (2019)CrossRef K. Ando, T. Matsuda, D. Imamura, J. Power Sources 414, 262–262 (2019)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat D. Pham-Cong, J.Y. Kim, J.S. Park, J.H. Kim, J.-P. Kim, E.-D. Jeong, J. Kim, S.-Y. Jeong, C.-R. Cho, Electrochim. Acta 161, 1–9 (2015)CrossRef D. Pham-Cong, J.Y. Kim, J.S. Park, J.H. Kim, J.-P. Kim, E.-D. Jeong, J. Kim, S.-Y. Jeong, C.-R. Cho, Electrochim. Acta 161, 1–9 (2015)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat D.W. Shin, J.-W. Choi, W.-K. Choi, Y.S. Cho, S.-J. Yoon, Electrochem. Commun. 11, 695–698 (2009)CrossRef D.W. Shin, J.-W. Choi, W.-K. Choi, Y.S. Cho, S.-J. Yoon, Electrochem. Commun. 11, 695–698 (2009)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat C.V. Ramana, M. Massot, C.M. Julien, Surf. Interface Anal. 37, 412–416 (2005)CrossRef C.V. Ramana, M. Massot, C.M. Julien, Surf. Interface Anal. 37, 412–416 (2005)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat X.L. Yu, J.J. Deng, X. Yang, J. Li, Nano Energy 67 (2020) X.L. Yu, J.J. Deng, X. Yang, J. Li, Nano Energy 67 (2020)
28.
Zurück zum Zitat X. Ding, H. Zhou, G. Liu, Z. Yin, Y. Jiang, X. Wang, J. Alloy Compd. 632, 147–151 (2015)CrossRef X. Ding, H. Zhou, G. Liu, Z. Yin, Y. Jiang, X. Wang, J. Alloy Compd. 632, 147–151 (2015)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat J. Liu, G. Li, Y. Yu, H. Bai, M. Shao, J. Guo, C. Su, X. Liu, W. Bai, J. Alloy. Compd. 728, 1315–1328 (2017)CrossRef J. Liu, G. Li, Y. Yu, H. Bai, M. Shao, J. Guo, C. Su, X. Liu, W. Bai, J. Alloy. Compd. 728, 1315–1328 (2017)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat Y.-L. Ding, J. Xie, G.-S. Cao, T.-J. Zhu, H.-M. Yu, X.-B. Zhao, Adv. Func. Mater. 21, 348–355 (2011)CrossRef Y.-L. Ding, J. Xie, G.-S. Cao, T.-J. Zhu, H.-M. Yu, X.-B. Zhao, Adv. Func. Mater. 21, 348–355 (2011)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat W.-J. Zhou, B.-L. He, H.-L. Li, Mater. Res. Bull. 43, 2285–2294 (2008)CrossRef W.-J. Zhou, B.-L. He, H.-L. Li, Mater. Res. Bull. 43, 2285–2294 (2008)CrossRef
Metadaten
Titel
Self-templated hollow LiMn2O4 nanofibers as extremely long lifespan lithium ion battery cathode
Publikationsdatum
24.06.2020
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 15/2020
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-020-03770-4

Weitere Artikel der Ausgabe 15/2020

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 15/2020 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt