This overview addresses the atomistic aspects of degradation of layered LiMO₂ (M = Ni, Co, Mn) oxide Li-ion battery cathode materials, aiming to shed light on the fundamental degradation mechanisms especially inside active cathode materials and at their interfaces. It includes recent results obtained by novel in situ/in operando diffraction methods, modelling, and quasi in situ surface science analysis. Degradation of the active cathode material occurs upon overcharge, resulting from a positive potential shift of the anode. Oxygen loss and eventual phase transformation resulting in dead regions are ascribed to changes in electronic structure and defect formation. The anode potential shift results from loss of free lithium due to side reactions occurring at electrode/electrolyte interfaces. Such side reactions are caused by electron transfer, and depend on the electron energy level alignment at the interface. Side reactions at electrode/electrolyte interfaces and capacity fade may be overcome by the use of suitable solid-state electrolytes and Li-containing anodes.
| Typ des Eintrags: |
Artikel
|
| Erschienen: |
2024 |
| Autor(en): |
Hausbrand, R. ; Cherkashinin, G. ; Ehrenberg, H. ; Gröting, M. ; Albe, K. ; Hess, C. ; Jaegermann, W. |
| Art des Eintrags: |
Zweitveröffentlichung |
| Titel: |
Fundamental degradation mechanisms of layered oxide Li-ion battery cathode materials: Methodology, insights and novel approaches |
| Sprache: |
Englisch |
| Publikationsjahr: |
23 April 2024 |
| Ort: |
Darmstadt |
| Publikationsdatum der Erstveröffentlichung: |
2015 |
| Ort der Erstveröffentlichung: |
New York, NY [u.a.] |
| Verlag: |
Elsevier |
| Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: |
Materials Science and Engineering: B |
| Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: |
192 |
| DOI: |
10.26083/tuprints-00026776 |
| URL / URN: |
https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/26776 |
| Zugehörige Links: |
|
| Herkunft: |
Zweitveröffentlichungsservice |
| Kurzbeschreibung (Abstract): |
This overview addresses the atomistic aspects of degradation of layered LiMO₂ (M = Ni, Co, Mn) oxide Li-ion battery cathode materials, aiming to shed light on the fundamental degradation mechanisms especially inside active cathode materials and at their interfaces. It includes recent results obtained by novel in situ/in operando diffraction methods, modelling, and quasi in situ surface science analysis. Degradation of the active cathode material occurs upon overcharge, resulting from a positive potential shift of the anode. Oxygen loss and eventual phase transformation resulting in dead regions are ascribed to changes in electronic structure and defect formation. The anode potential shift results from loss of free lithium due to side reactions occurring at electrode/electrolyte interfaces. Such side reactions are caused by electron transfer, and depend on the electron energy level alignment at the interface. Side reactions at electrode/electrolyte interfaces and capacity fade may be overcome by the use of suitable solid-state electrolytes and Li-containing anodes. |
| Freie Schlagworte: |
PLED, Electrical fatigue, Degradation, Lifetime, PPV, ITO |
| Status: |
Verlagsversion |
| URN: |
urn:nbn:de:tuda-tuprints-267763 |
| Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): |
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie |
| Fachbereich(e)/-gebiet(e): |
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Materialmodellierung
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Oberflächenforschung
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio)
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche
07 Fachbereich Chemie
07 Fachbereich Chemie > Eduard Zintl-Institut
07 Fachbereich Chemie > Eduard Zintl-Institut > Fachgebiet Physikalische Chemie
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 595: Elektrische Ermüdung
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 595: Elektrische Ermüdung > A - Synthese
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 595: Elektrische Ermüdung > A - Synthese > Teilprojekt A3: Grenzflächen und dünne Schichten von Ionenleitern: Elektronische Struktur, elektrochemische Potentiale, Defektbildung und Degradationsmechanismen
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 595: Elektrische Ermüdung > B - Charakterisierung
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 595: Elektrische Ermüdung > B - Charakterisierung > Teilprojekt B4: In situ Untersuchungen der Degradation von Interkalationsbatterien und deren Modellierung
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 595: Elektrische Ermüdung > B - Charakterisierung > Teilprojekt B8: In situ Diagnostik von Interkalationsbatterien mittels Ramanspektroskopie
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 595: Elektrische Ermüdung > C - Modellierung
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 595: Elektrische Ermüdung > C - Modellierung > Teilprojekt C1: Quantenmechanische Computersimulationen zur Elektronen- und Defektstruktur oxidischer Materialien |
| Hinterlegungsdatum: |
23 Apr 2024 08:45 |
| Letzte Änderung: |
24 Apr 2024 09:49 |
| PPN: |
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