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Facile Redox Synthesis of Layered LiNi<sub>1/3</sub>Co<sub>1/3</sub>Mn<sub>1/3</sub>O<sub>2</sub> for Rechargeable Li-ion Batteries
저자
Baboo, Joseph Paul ; Park, Hyosun ; Song, Jinju ; Kim, Sungjin ; Jo, Jeonggeun ; Pham, Duong Tung ; Mathew, Vinod ; Xiu, Zhiliang ; Kim, Jaekook
발행기관
학술지명
권호사항
-
발행연도
2017
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
243-250(8쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>The present work reports on the development of layered-type Li<I> <SUB>x</SUB> </I>(Ni<SUB>1/3</SUB>Co<SUB>1/3</SUB>Mn<SUB>1/3</SUB>)O<SUB>2</SUB> (<I>x</I> =1.05 and 1.1) cathodes by a simple ambient temperature redox synthesis followed by post-heat treatments with added lithium source. The intermediate precursor (Ni<SUB>1/3</SUB>Co<SUB>1/3</SUB>Mn<SUB>1/3</SUB>O<I> <SUB>y</SUB> </I>) was synthesized through redox reaction between KMnO<SUB>4</SUB>, CoCl<SUB>2</SUB> and NiCl<SUB>2</SUB> in aqueous KOH medium. Synchrotron XANES and ICP measurements were performed to confirm the changes in the oxidation states and successful control in stoichiometric ratio of ternary transition metal oxide (Ni<SUP>2+</SUP> <SUB>0.33</SUB>Co<SUP>3+</SUP> <SUB>0.35</SUB>Mn<SUP>4+</SUP> <SUB>0.32</SUB>O<I> <SUB>y</SUB> </I>) during the redox reaction. Synchrotron X-ray diffraction studies of post lithiation confirmed the formation of a well-developed layer-type hexagonal phase of α-NaFeO<SUB>2</SUB> with least cation mixing, as observed from the estimated lattice parameters (<I>a</I> =2.858Å and <I>c</I> =14.228Å), integrated intensity ratio (<I>I</I> <SUB>003</SUB>/<I>I</I> <SUB>104</SUB> =1.79), and <I>c</I>/3<I>a</I> ratio (∼1.659) values. FE-SEM images revealed loosely agglomerated particles with average diameters of 60nm in the intermediate product while the particle-size grows to a few hundred nanometers after lithiation at elevated temperatures. The electrochemical performances in the potential range of 3.0–4.3V vs. Li/Li<SUP>+</SUP> at 14 mAg<SUP>−1</SUP> indicated that reasonable specific capacities and cycle performances are registered for all the prepared cathodes. In particular, the Li<SUB>1.05</SUB>(Ni<SUB>1/3</SUB>Co<SUB>1/3</SUB>Mn<SUB>1/3</SUB>)O<SUB>2</SUB> composition demonstrated the highest capacity retention value (∼99%) after 50 cycles and better rate performances (104, 91, 76, and 67 mAhg<SUP>−1</SUP>) at high current densities (229, 457, 914, and 1429 mAg<SUP>−1</SUP> respectively).</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> LiNi<SUB>1/3</SUB>Co<SUB>1/3</SUB>Mn<SUB>1/3</SUB>O<SUB>2</SUB> cathode synthesis via an ambient temperature redox reaction. </LI> <LI> The stoichiometric elemental composition is controlled by the redox synthesis. </LI> <LI> The cathode exhibits ordered layer-type structure with minimal cation mixing. </LI> <LI> The cathode exhibited reasonable electrochemical properties versus lithium. </LI> </UL> </P>
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