CHANGING THE PROPERTIES OF NICKEL-RICH CATHODE MATERIALS UPON CONTACT WITH AMBIENT AIR

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Layered oxides with high nickel content are currently the preferred active cathode materials for lithium-ion batteries. However, it is known that the functional properties of cathode materials decrease when they are stored in air due to surface reactions of the cathode material containing residual lithium ions with moisture and carbon dioxide to form lithium hydroxide and carbonate. At long-term storage of the material in contact with atmosphere concentration of residual lithium compounds on the surface of cathode material particles multiply increases that leads to decrease of the electrode materials capacitive properties, in particular, drop of specific discharge capacity by 25% at current density 0.1 C and by 50% at current density 1 C. New methods of regenerating firing of cathode material stored in contact with air are proposed and it is shown that the addition of additional amounts of LiOH allows achieving the highest capacitive characteristics of regenerated materials.

About the authors

E. A Ivanova

LLC Gipronickel Institute

Email: kamenskiim689@gmail.com
St. Petersburg, Russia

M. A Kamenskii

LLC Gipronickel Institute; Ioffe Institute

Email: kamenskiim689@gmail.com
St. Petersburg, Russia; St. Petersburg, Russia

D. M Bogatyrev

LLC Gipronickel Institute

Email: kamenskiim689@gmail.com
St. Petersburg, Russia

A. A Korzhakov

LLC Gipronickel Institute

Email: kamenskiim689@gmail.com
St. Petersburg, Russia

I. N Kosykh

LLC Gipronickel Institute

Email: kamenskiim689@gmail.com
St. Petersburg, Russia

V. V Pakalnis

LLC Gipronickel Institute

Email: kamenskiim689@gmail.com
St. Petersburg, Russia

S. V Makhov

JSC Kola MMC

Email: kamenskiim689@gmail.com
Monchegorsk, Russia

L. V Mashyanova

LLC Gipronickel Institute

Author for correspondence.
Email: kamenskiim689@gmail.com
St. Petersburg, Russia

References

  1. Liu W., Oh P., Liu X. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2015. V. 54. № 15. P. 4440. https://doi.org/10.1002/anie.204409262
  2. Chang L., Wei A., Luo S. et al. // Int. J. Energy Res. 2022. V. 46. № 15. P. 23145. https://doi.org/10.1002/er.8618
  3. Tian X., Guo R., Bai Y. et al. // Batteries. 2023. V. 9. № 6. P. 319. https://doi.org/10.3390/batteries9060319
  4. Savina A.A., Abakumov A.M. // Heliyon. 2023. V. 9. № 12. P. E21881. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e21881
  5. Wu Z., Zhang C., Yuan F. et al. // Nano Energy. 2024. V. 126. P. 109620. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.109620
  6. Noh H.-J., Your S., Yoon C.S. et al. // J. Power Sources. 2013. V. 233. P. 121. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2013.01.063
  7. Zhang N., Li J., Li H. et al. // Chem. Mater. 2018. V. 30. № 24. P. 8852. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.8b03827
  8. Davis K., Demopoulos G.P. // Next Energy. 2024. V. 4. P. 100122. https://doi.org/10.1016/j.nxener.2024.100122
  9. Sun Y., Liao J., Zhang H. et al. // J. Power Sources. 2023. V. 563. P. 232774. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2023.232774
  10. Hausbrand R., Cherkashinin G., Ehrenberg H. et al. // Mater. Sci. Eng. B. 2015. V. 192. P. 3. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2014.11.014
  11. Li T., Yuan X.-Z., Zhang L. et al. // Electrochem. Energy Rev. 2020. V. 3. № 1. P. 43. https://doi.org/10.1007/s41918-019-00053-3
  12. Teichert P., Esheu G.G., Jahnke H. et al. // Batteries. 2020. V. 6. № 1. P. 8. https://doi.org/10.3390/batteries6010008
  13. Kim J., Lee H., Cha H. et al. // Adv. Energy Mater. 2018. V. 8. № 6. P. 1702028. https://doi.org/10.1002/aenm.201702028
  14. Bi Y., Wang T., Liu M. et al. // RSC Adv. 2016. V. 6. № 23. P. 19233. https://doi.org/10.1039/C6RA00648E
  15. Myung S.-T., Maglia F., Park K.-J. et al. // ACS Energy Lett. 2017. V. 2. № 1. P. 196. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.6b00594
  16. Meatza I., Landa-Medrano I., Sananes-Israel S. et al. // Batteries. 2022. V. 8. № 8. P. 79. https://doi.org/10.3390/batteries8080079
  17. Atalay S., Sheikh M., Mariani A. et al. // J. Power Sources. 2020. V. 478. P. 229026. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.229026
  18. Steklinger J., Metzger M., Beyer H. et al. // J. Electrochem. Soc. 2019. V. 166. № 12. P. A2322. https://doi.org/10.1149/2.0011912jes
  19. Ly C., Li Z., Ren X. et al. // J. Mater. Chem. A. 2021. V. 9. № 7. P. 3995. https://doi.org/10.1039/D0TA10378K
  20. Mohanty D., Kalnaus S., Meisner R.A. et al. // J. Power Sources. 2013. V. 229. P. 239. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.11.144
  21. Cho D.-H., Jo C.-H., Cho W. et al. // J. Electrochem. Soc. 2014. V. 161. № 6. P. A920. https://doi.org/10.1149/2.042406jes
  22. Mayer J.K., Huttner F., Heck C.A. et al. // J. Electrochem. Soc. 2022. V. 169. № 6. P. 060512. https://doi.org/10.1149/1945-7111/ac7358
  23. Zhang W., Yuan C., Zhu J. et al. // Adv. Energy Mater. 2023. V. 13. № 2. P. 2202993. https://doi.org/10.1002/aenm.202202993
  24. Zhang Y.S., Courtier N.E., Zhang Z. et al. // Adv. Energy Mater. 2022. V. 12. № 2. P. 2102233. https://doi.org/10.1002/aenm.202102233
  25. Lee W., Muhammad S., Kim T. et al. // Adv. Energy Mater. 2018. V. 8. № 4. P. 1701788. https://doi.org/10.1002/aenm.201701788
  26. Nuroldayeva G., Adair D., Bakenov Z. et al. // ACS Omega. 2023. V. 8. № 41. P. 37899. https://doi.org/10.1021/acsomega.3c03245

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».