Morphology and surface reactivity relationship in the Li1+xMn2–xO4 spinel with x = 0.05 and 0.10: a combined first-principle and experimental study
QUESNE-TURIN, Ambroise
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CROGUENNEC, Laurence
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MÉNÉTRIER, Michel
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BARAILLE, Isabelle
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Langue
en
Article de revue
Ce document a été publié dans
ACS Applied Materials & Interfaces. 2017-12-13, vol. 9, n° 51, p. 44922-44930
Washington, D.C. : American Chemical Society
Résumé en anglais
This article focuses on the surface reactivity of two spinel samples with different stoichiometries and crystal morphologies, namely Li1+xMn2–xO4 with x = 0.05 and 0.10. LiMn2O4 compounds are good candidates as positive ...Lire la suite >
This article focuses on the surface reactivity of two spinel samples with different stoichiometries and crystal morphologies, namely Li1+xMn2–xO4 with x = 0.05 and 0.10. LiMn2O4 compounds are good candidates as positive electrode of high-power lithium-ion batteries for portable devices. The samples were investigated using both experimental and theoretical approaches. On the experimental point of view, they were characterized in depth from X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analyses. Then, the reactivity was investigated through the adsorption of (SO2) gaseous probes, in controlled conditions, followed by XPS characterization. First-principle calculations were conducted simultaneously to investigate the electronic properties and the reactivity of relevant surfaces of an ideal LiMn2O4 material. The results allow us to conclude that the reactivity of the samples is dominated by an acido-basic reactivity and the formation of sulfite species. Nonetheless, on the x = 0.05 sample, both sulfite and sulfate species are obtained, the later, in lesser extent, corresponding to a redox reactivity. Combining experimental and theoretical results, this redox reactivity could be associated with the presence of a larger quantity of Mn4+ cations on the last surface layers of the material linked to a specific surface orientation.< Réduire
Mots clés en anglais
stoichiometry
XPS
surface reactivity
spinel positive electrode materials
stoichiometry
Surface reactivity
first-principle calculations
Project ANR
Laboratory of excellency for electrochemical energy storage - ANR-10-LABX-0076
Origine
Importé de halUnités de recherche