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Dissolution Mechanisms of LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 Positive Electrode Material from Lithium-Ion Batteries in Acid Solution

Authors :
Richard Laucournet
Adrien Boulineau
Marion Joulie
Daniel Meyer
Emmanuel Billy
Eric De Vito
ARC-Nucleart CEA Grenoble (NUCLEART)
Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN)
Institut National de L'Energie Solaire (INES)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de L'Energie Solaire (INES)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Systèmes HYbrides pour la Séparation (LHyS)
Institut de Chimie Séparative de Marcoule (ICSM - UMR 5257)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES)
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Source :
ACS Applied Materials & Interfaces, ACS Applied Materials & Interfaces, Washington, D.C. : American Chemical Society, 2018, 10 (19), pp.16424-16435. ⟨10.1021/acsami.8b01352⟩, ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10 (19), pp.16424-16435. ⟨10.1021/acsami.8b01352⟩
Publication Year :
2018
Publisher :
American Chemical Society (ACS), 2018.

Abstract

The sustainability through the energy and environmental costs involve the development of new cathode materials, considering the material abundance, the toxicity, and the end of life. Currently, some synthesis methods of new cathode materials and a large majority of recycling processes are based on the use of acidic solutions. This study addresses the mechanistic and limiting aspects on the dissolution of the layered LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 oxide in acidic solution. The results show a dissolution of the active cathode material in two steps, which leads to the formation of a well-defined core–shell structure inducing an enrichment in manganese on the particle surface. The crucial role of lithium extraction is discussed and considered as the source of a “self-regulating” dissolution process. The delithiation involves a cumulative charge compensation by the cationic and anionic redox reactions. The electrons generated from the compensation of charge conduct to the dissolution by the protons. The delithiation and ...

Details

ISSN :
19448252 and 19448244
Volume :
10
Database :
OpenAIRE
Journal :
ACS Applied Materials & Interfaces
Accession number :
edsair.doi.dedup.....bcaa597e23a82f47c1a41c5e289e070e
Full Text :
https://doi.org/10.1021/acsami.8b01352