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Einkristalline Ni-reiche Kathoden sind vielversprechende Kandidaten für die nächsten Generationen von Hochenergie-Li-Ionen-Batterien. Sie leiden jedoch weiterhin unter schlechter Ladefähigkeit und niedriger spezifischer Kapazität aufgrund der starken kinetischen Hemmung im nicht verdünnten Zustand während der Li+-Interkalation. Hier zeigen wir, kombiniert mit Experimenten und Berechnungen der Dichtefunktionaltheorie (DFT), dass dieses Hindernis durch Regulierung des Oxidationszustands von Nickel durch Einspritzen von hochwertigem fremdem Ta5+ angegangen werden kann. Die erhaltene einkristalline LiNi0.8 Co0.1 Mn0.1 O2 erzielt eine hohe spezifische Kapazität (211.2 mAh g-1 bei 0.1 C), hohe anfängliche Coulomb-Effizienz (93.8 %), ausgezeichnete Ladefähigkeit (157 mAh g-1 bei 4 C) und gute Haltbarkeit (90.4 % nach 100 Zyklen bei 0.5 C). Diese Arbeit bietet eine Strategie zur Minderung der Li+ kinetischen Hemmung der attraktiven einkristallinen Ni-reichen Kathoden und wird Kollegen inspirieren, eine intensive Studie durchzuführen.
Zou et al. (Mon,) untersuchten diese Frage.