A combined first-principles computational/experimental study on LiNi 0.66Co 0.17Mn 0.17O 2 as a potential layered cathode material

Abstract

First-principles calculations are used to analyze the phase stability, formation energy, and Li intercalation potential for a series of layered cathode materials. The calculations show LiNi 0.66Co 0.17Mn 0.17O 2 as a promising cathode for lithium-ion batteries. The layer-structured LiNi 0.66Co 0.17Mn 0.17O 2 is prepared via wet chemical route, followed by annealing at 1123 K and characterized using powder X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy. The characterization techniques reveal single-phase LiNi 0.66Co 0.17Mn 0.17O 2 with highly ordered structure. Galvanostatic charge-discharge curves recorded at 1C show the discharge capacity of ca. 167 mAh g -1 and good cyclic performance for 25 cycles.

Los cálculos de los primeros principios se utilizan para analizar la estabilidad de fase, la energía de formación y el potencial de intercalación de Li para una serie de materiales de cátodos en capas. Los cálculos muestran a LiNi 0.66Co 0.17Mn 0.17O 2 como un cátodo prometedor para baterías de iones de litio. El LiNi 0.66Co 0.17Mn 0.17O 2 estructurado en capas se prepara por vía química húmeda, seguido de un recocido a 1123 K y se caracteriza usando difracción de rayos X de polvo, microscopía electrónica de barrido y espectroscopía de fotoelectrones de rayos X. Las técnicas de caracterización revelan LiNi 0.66Co 0.17Mn 0.17O 2 monofásico con estructura altamente ordenada. Las curvas de carga-descarga galvanostáticas registradas a 1C muestran la capacidad de descarga de aprox. 167 mAh g -1 y buen rendimiento cíclico durante 25 ciclos.