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Capacity fading of spinel LiMn_2O_4 during cycling at elevated temperature

Journal of University of Science and Technology Beijing 2002年第3期9卷 197-201页

作者： Yanbin Chen and Qingguo LiuLaboratory of Solid State Ionics, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China (Received 2001-09-20) *** Laboratory of Solid State Ionics University of Science and Technology Beijing Beijing 100083 China

A normal spinel LiMn_2O_4 as cathode material for lithium-ion cells wascycled galvanostatically (0.2 C) at 55 deg C. To determine the contribution of each voltage plateauto the total capacity fading of the cathode upon repeated cycling, the capacities in each plateauwere separated by differentiation of voltage vs. capacity. The results how that the capacity fadingin the upper voltage plateau is more rapidly than that in the lower during discharging, while incharging process, it fades slower than that in the lower voltage range. The increased capacity shiftand aggravated self-discharge/electrolyte oxidation during discharging contribute to a high fadingrate in the upper step. Capacity shift also takes place during charging process, which againenhancing the fading rate of the lower voltage plateau. An increase in capacity shift, as a resultof an increase in polarization of the cell, plays a major role in determining the fading rate ineach voltage plateau, further reflecting the thickening of the passivation layer on the activeparticles, and the accumulation of electrolyte decomposition. The relative capacity loss formodified spinels is well correlated with the relative increase in the polarization of thehalf-cells, confirming the above causes for capacity fade of this kind of cathode material.

关键词： spinel LiMn_2O_4 capacity fading capacity shift self-discharge lithium reinsertion electrolyte oxidation

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