Estabilizando cátodos de óxido em camadas ricos em níquel através da dopagem com magnésio para baterias de íon de lítio recarregáveis

Os óxidos em camadas de metais de transição ricos em níquel são materiais de cátodo atraentes para baterias de íon de lítio recarregáveis, mas sofrem de instabilidades estruturais e térmicas inerentes que limitam a capacidade entregável e o desempenho de ciclagem ao serem carregados até uma tensão de corte acima de 4,3 V. Aqui relatamos LiNi0,90Co0,07Mg0,03O2 como um material de cátodo estável. As microsferas de LiNi0,90Co0,07Mg0,03O2 obtidas exibem alta capacidade (228,3 mA h g-1 a 0,1C) e uma ciclagem notável (84,3% de retenção de capacidade após 300 ciclos). A difração de raios X combinada com a microscopia corrigida por Cs revela que a dopagem com Mg estabiliza a estrutura em camadas ao suprimir a mistura de cátions Li/Ni e a migração de Ni para as lajes de Li intercamadas. Devido ao efeito de pilar do Mg nos locais de Li, LiNi0,90Co0,07Mg0,03O2 apresenta uma estabilidade térmica decente e uma pequena variação de rede até ser carregado a 4,7 V, passando por uma transição de fase H1-H2 sem formação discernível de uma fase H3 instável. Os resultados indicam que a dopagem moderada com Mg é uma estratégia fácil, mas eficaz, para desenvolver materiais de cátodo de alto desempenho ricos em Ni.