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Reversible structural changes and high-rate capability of Li$$_{3}$$PO$$_{4}$$-modified Li$$_{2}$$RuO$$_{3}$$ for lithium-rich layered rocksalt oxide cathodes

Li$$_{3}$$PO$$_{4}$$で修飾したリチウムリッチな層状岩塩型酸化物正極Li$$_{2}$$RuO$$_{3}$$の可逆的構造変化および充放電速度に関する研究

田港 聡*; 平山 雅章*; 鈴木 耕太*; Kim, K.-S.*; 田村 和久  ; 菅野 了次*

Taminato, So*; Hirayama, Masaaki*; Suzuki, Kota*; Kim, K.-S.*; Tamura, Kazuhisa; Kanno, Ryoji*

リチウムリッチな層状岩塩型酸化物はリチウムイオン電池の正極材料として期待されている。本研究では、Li$$_{3}$$PO$$_{4}$$で修飾したLi$$_{2}$$RuO$$_{3}$$(010)薄膜電極について、その表面構造と電気化学特性の関係を調べた。その結果、Li$$_{3}$$PO$$_{4}$$で修飾したLi$$_{2}$$RuO$$_{3}$$(010)表面では、表面のLiの一部がPに置換されており結晶構造が安定化していることが明らかになった。また、充放電速度についても検討し、20Cで可逆に充放電可能であることが分かった。

Lithium-rich layered rocksalt oxides are promising cathode materials for lithium-ion batteries. We investigate the effects of surface modification by amorphous Li$$_{3}$$PO$$_{4}$$ on the structures and electrochemical reactions in the surface region of an epitaxial Li$$_{2}$$RuO$$_{3}$$(010) film electrode. Structural characterization using SXRD, HAXPES, and NR shows that surface modification by Li$$_{3}$$PO$$_{4}$$ resulted in the partial substitution of P for Li in the surface region of Li$$_{2}$$RuO$$_{3}$$. The modified (010) surface exhibits better rate capability at 20 C compared to the unmodified surface. ${it In situ}$ surface XRD confirmed that highly reversible structural changes occurred at the modified surface during lithium (de)intercalation. These results demonstrate that this surface modification stabilizes the crystal structure in the surface region, and it can improve the rate capability of lithium-rich layered rocksalt oxide cathodes.

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パーセンタイル:37.83

分野:Chemistry, Physical

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