Un nuevo material de cátodo con un gradiente de concentración para baterías de iones de litio de alta energía y seguras

Resumen Un material de cátodo funcional de alta energía con una composición promedio de LiNi 0.72 Co 0.18 Mn 0.10 O 2, que consta principalmente de un material central LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 encapsulado completamente dentro de una capa de gradiente de concentración rica en manganeso, se sintetiza exitosamente mediante un proceso de co-precipitación. El LiNi 0.72 Co 0.18 Mn 0.10 O 2 con una capa de gradiente de concentración tiene un grosor de capa de aproximadamente 1 µm y una composición de capa exterior rica en manganeso, LiNi 0.55 Co 0.15 Mn 0.30 O 2. El material central puede proporcionar una capacidad muy alta de más de 200 mA h g −1, mientras que la capa de gradiente de concentración rica en manganeso mejora la estabilidad ciclística y térmica del material. Estas mejoras son causadas por un aumento gradual y continuo del Mn tetravalente estable en la capa de gradiente de concentración. Las propiedades electroquímicas y térmicas de este material de cátodo se encuentran muy superiores a las del material central LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 solo. La microscopía electrónica también revela que la estructura cristalina original de este material permanece intacta después del ciclo.