Explore full metrics on Scilit
(Calculated once Scilit publication data is synced: current year − year of first publication + 1)
<mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Li</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>MnO</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>LiMn</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Ni</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Co</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>xLi2MnO3⋅(1−x)LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2 materials ( <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0.3</mml:mn></mml:mrow></mml:math>x=0.3 , 0.5, and 0.7) using the self-combustion reaction in solutions containing metal nitrates and sucrose. The nanoparticles of these materials were obtained by further annealing of the as-prepared product in air at <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mn>700</mml:mn><mml:mo>°</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:mrow></mml:math>700°C for 1 h and submicrometric particles were obtained by further annealing at <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mn>900</mml:mn><mml:mo>°</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:mrow></mml:math>900°C for 22 h. The effect of composition on the electrochemical performance was explored in this work. By a rigorous study with high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), it became clear that the syntheses with the above stoichiometries produce two-phase materials comprising nanodomains of both rhombohedral <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>LiNiO</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>LiNiO2 -like and monoclinic <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Li</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>MnO</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>Li2MnO3 structures, which are closely integrated and interconnected with one another at the atomic level. Stable reversible capacities <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mo>∼</mml:mo><mml:mn>220</mml:mn><mml:mspace width="0.5em"></mml:mspace><mml:mtext>mAh</mml:mtext><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi></mml:mrow></mml:math>∼220mAh/g were obtained with composite electrodes containing submicrometer particles of <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Li</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>MnO</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>⋅</mml:mo><mml:mn>0.5</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>LiMn</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Ni</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>Co</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>0.5Li2MnO3⋅0.5LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2 . Structural aspects, activation of the monoclinic component, and stabilization mechanisms are thoroughly discussed using Raman spectroscopy, solid-state NMR, HRTEM, and X-ray diffraction (including Rietveld analysis) in conjunction with electrochemical measurements. This work provides a further indication that this family of integrated compounds contains the most promising cathode materials for high energy density Li-ion batteries.<mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Li</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Mn</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1.5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ni</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>LiMn1.5Ni0.5O4 spinel as cathode materials for Li-ion batteries. The stability of these materials in <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Li</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>LiPF6 /alkyl carbonate solutions in temperatures up to <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mn>70</mml:mn><mml:mo>°</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi></mml:mrow></mml:math>70°C was explored. Capacity, cycling, rate capabilities, and impedance behavior were also studied. The methods included X-ray diffraction, Raman, X-ray photelectron, Fourier transform infrared, and electron paramagnetic resonance spectroscopies, and electron microscopy, in conjunction with standard electrochemical techniques: voltammetry, chronopotentiometry, and impedance spectroscopy. These materials show an impressive stability in solutions at elevated temperature. The use of nanomaterials was advantageous for obtaining a better rate capability of <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Li</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Mn</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1.5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ni</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>LiMn1.5Ni0.5O4 electrodes. <mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Li</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Mn</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1.5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">Ni</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0.5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math>LiMn1.5Ni0.5O4 particles develop a unique surface chemistry in solutions that passivates and protects them from detrimental interactions with solution species at elevated temperatures.