فصل المرحلة على النانو، ترتيب الكاتيونات، وكيمياء السطح في Li1.2Ni0.2Mn0.6O2 النقي لبطاريات أيون الليثيوم

يمتلك المواد الطبقية الغنية بالليثيوم Li1.2Ni0.2Mn0.6O2 جهدًا عاليًا وسعة نوعية عالية، مما يجعله مرشحًا جذابًا لصناعة النقل وأنظمة تخزين الطاقة المستدامة. يرتبط القدرة القابلة لإعادة الشحن لبطارية أيون الليثيوم بشكل كبير بالاستقرار الهيكلي لمواد الكاثود خلال دورات الشحن والتفريغ. ومع ذلك، لم يتم تصنيف الهيكل وتوزيع الكاتيونات في Li1.2Ni0.2Mn0.6O2 النقي بشكل كامل بعد. باستخدام مجموعة من مجهر الإلكترون الناقل المصحح للأخطاء، والمطيافية الطيفية المشتتة للطاقة بالأشعة السينية (XEDS)، والمطيافية الكهربية لفقدان الطاقة (EELS)، ومحاكاة الصورة متعددة الشرائح التكميلية، قمنا بفحص الهيكل البلوري، وتوزيع الكاتيونات/الأنيونات، والبنية الإلكترونية لجزيئات Li1.2Ni0.2Mn0.6O2 النانوية. تظهر البنية الإلكترونية وحالة التكافؤ لأيونات المعادن الانتقالية تباينات كبيرة، والتي تم التعرف عليها على أنها ناتجة عن نقص الأكسجين بالقرب من أسطح جزيئات معينة. يعد تصنيف فصل المرحلة على النانو وترتيب الكاتيونات في المادة النقية أمرًا حاسمًا لفهم قدرة هذه المادة وتلاشي الجهد لتطبيقات البطاريات.