Li/Mn-rich layered oxide (LMR) cathode active materials offer remarkably high specific discharge capacity (>250 mAh g−1) from both cationic and anionic redox. The latter necessitates harsh charging conditions to high cathode potentials (>4.5 V vs Li|Li+), which is accompanied by lattice oxygen release, phase transformation, voltage fade, and transition metal (TM) dissolution. In cells with graphite anode, TM dissolution is particularly detrimental as it initiates electrode crosstalk. Lithium difluorophosphate (LiDFP) is known for its pivotal role in suppressing electrode crosstalk through TM scavenging. In LMR || graphite cells charged to an upper cutoff voltage (UCV) of 4.5 V, effective TM scavenging effects of LiDFP are observed. In contrast, for an UCV of 4.7 V, the scavenging effects are limited due to more severe TM dissolution compared an UCV of 4.5 V. Given the saturation in solubility of the TM scavenging agents, which are LiDFP decomposition products, e.g., PO43− and PO3F2−, higher concentrations of the LiDFP as “precursor” cannot enhance the amount of scavenging species, they rather start to precipitate and damage the anode.
W. Zuo, M. Luo, X. Liu, J. Wu, H. Liu, J. Li, M. Winter, R. Fu, W. Yang, Y. Yang, Energy Environ. Sci. 2020, 13, 4450.
J. Helbig, T. Beuse, V. Siozios, T. Placke, M. Winter, R. Schmuch, J. Electrochem. Soc. 2020, 167, 60519.
G. Assat, J.-M. Tarascon, Nat. Energy 2018, 3, 373.
W. E. Gent, K. Lim, Y. Liang, Q. Li, T. Barnes, S.-J. Ahn, K. H. Stone, M. McIntire, J. Hong, J. H. Song, Y. Li, A. Mehta, S. Ermon, T. Tyliszczak, D. Kilcoyne, D. Vine, J.-H. Park, S.-K. Doo, M. F. Toney, W. Yang, D. Prendergast, W. C. Chueh, Nat. Commun. 2017, 8, 2091.
K. Luo, M. R. Roberts, R. Hao, N. Guerrini, D. M. Pickup, Y.-S. Liu, K. Edström, J. Guo, A. V. Chadwick, L. C. Duda, P. G. Bruce, Nat. Chem. 2016, 8, 684.
M. Oishi, C. Yogi, I. Watanabe, T. Ohta, Y. Orikasa, Y. Uchimoto, Z. Ogumi, J. Power Sources 2015, 276, 89.
R. A. House, G. J. Rees, M. A. Pérez-Osorio, J.-J. Marie, E. Boivin, A. W. Robertson, A. Nag, M. Garcia-Fernandez, K.-J. Zhou, P. G. Bruce, Nat. Energy 2020, 5, 777.
E. Hu, X. Yu, R. Lin, X. Bi, J. Lu, S. Bak, K.-W. Nam, H. L. Xin, C. Jaye, D. A. Fischer, K. Amine, X.-Q. Yang, Nat. Energy 2018, 3, 690.
D. Mohanty, J. Li, D. P. Abraham, A. Huq, E. A. Payzant, D. L. Wood, C. Daniel, Chem. Mater. 2014, 26, 6272.
S. Klein, P. Bärmann, T. Beuse, K. Borzutzki, J. E. Frerichs, J. Kasnatscheew, M. Winter, T. Placke, ChemSusChem 2021, 14, 595.
W. Li, U.-H. Kim, A. Dolocan, Y.-K. Sun, A. Manthiram, ACS Nano 2017, 11, 5853.
S. Klein, P. Bärmann, L. Stolz, K. Borzutzki, J.-P. Schmiegel, M. Börner, M. Winter, T. Placke, J. Kasnatscheew, ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 57241.
S. Klein, L. Haneke, P. Harte, L. Stolz, S. van Wickeren, K. Borzutzki, S. Nowak, M. Winter, T. Placke, J. Kasnatscheew, ChemElectroChem 2022, 9, e202200469.
J. Liu, Z. Wu, M. Yu, H. Hu, Y. Zhang, K. Zhang, Z. Du, F. Cheng, J. Chen, Small 2022, 18, e2106337.
Y. Li, W. Li, R. Shimizu, D. Cheng, H. Nguyen, J. Paulsen, S. Kumakura, M. Zhang, Y. S. Meng, Adv. Energy Mater. 2022, 12, 2103033.
F. Cheng, J. Xu, P. Wei, Z. Cheng, M. Liao, S. Sun, Y. Xu, Q. Li, C. Fang, Y. Lin, J. Han, Y. Huang, Adv. Sci. 2023, 10, e2206714.
S. Tan, Z. Shadike, J. Li, X. Wang, Y. Yang, R. Lin, A. Cresce, J. Hu, A. Hunt, I. Waluyo, L. Ma, F. Monaco, P. Cloetens, J. Xiao, Y. Liu, X.-Q. Yang, K. Xu, E. Hu, Nat. Energy 2022, 7, 484.
H. Chen, K. Chen, L. Luo, X. Liu, Z. Wang, A. Zhao, H. Li, X. Ai, Y. Fang, Y. Cao, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202316966.
K. Chen, X. Shen, L. Luo, H. Chen, R. Cao, X. Feng, W. Chen, Y. Fang, Y. Cao, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202312373.
L. Luo, K. Chen, H. Chen, H. Li, R. Cao, X. Feng, W. Chen, Y. Fang, Y. Cao, Adv. Mater. 2024, 36, e2308881.
R. S. Arumugam, L. Ma, J. Li, X. Xia, J. M. Paulsen, J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc. 2016, 163, A2531.
R. Väli, S. Aftanas, A. Eldesoky, A. Liu, T. Taskovic, J. E. Harlow, J. deGooyer, N. Phattharasupakun, D. Ouyang, D. Rathore, M. M. E. Cormier, M. B. Johnson, H. Nguyen, H. Kwak, S. Kumakura, J. Paulsen, J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc. 2022, 169, 60530.
C. Wang, Y. Le, W. Fan, J. Liu, L. Ouyang, L. Yang, M. Zhu, ACS Appl. Energy Mater. 2018, 1, 2647.
A. Wang, L. Wang, H. Liang, Y. Song, Y. He, Y. Wu, D. Ren, B. Zhang, X. He, Adv. Funct. Mater. 2023, 33, 2211958.
S. Klein, P. Harte, S. van Wickeren, K. Borzutzki, S. Röser, P. Bärmann, S. Nowak, M. Winter, T. Placke, J. Kasnatscheew, Cell Rep. Phys. Sci. 2021, 2, 100521.
H. Wan, J. Xu, C. Wang, Nat. Rev. Chem. 2023, 8, 30.
A. Arifiadi, T. Brake, F. Demelash, B. Ying, K. Kleiner, H. Hur, S. Wiemers-Meyer, M. Winter, J. Kasnatscheew, Adv. Energy. Sustain. Res. 2024, 5, 2400129.
G. Yang, J. Shi, C. Shen, S. Wang, L. Xia, H. Hu, H. Luo, Y. Xia, Z. Liu, RSC Adv. 2017, 7, 26052.
G. Assat, D. Foix, C. Delacourt, A. Iadecola, R. Dedryvère, J.-M. Tarascon, Nat. Commun. 2017, 8, 2219.
H. Hantsche, Adv. Mater. 1993, 5, 944.
M. Liu, J. Vatamanu, X. Chen, L. Xing, K. Xu, W. Li, ACS Energy Lett. 2021, 6, 2096.
D. Strmcnik, I. E. Castelli, J. G. Connell, D. Haering, M. Zorko, P. Martins, P. P. Lopes, B. Genorio, T. Østergaard, H. A. Gasteiger, F. Maglia, B. K. Antonopoulos, V. R. Stamenkovic, J. Rossmeisl, N. M. Markovic, Nat. Catal. 2018, 1, 255.
W. Lange, R. Livingston, J. Am. Chem. Soc. 1947, 69, 1073.
L. N. Devonshire, H. H. Rowley, Inorg. Chem. 1962, 1, 680.
S. Wiemers-Meyer, M. Winter, S. Nowak, Phys. Chem. Chem. Phys. 2016, 18, 26595.
S. Klein, S. van Wickeren, S. Röser, P. Bärmann, K. Borzutzki, B. Heidrich, M. Börner, M. Winter, T. Placke, J. Kasnatscheew, Adv. Energy Mater. 2021, 11, 2003738.
S. Klein, P. Harte, J. Henschel, P. Bärmann, K. Borzutzki, T. Beuse, S. van Wickeren, B. Heidrich, J. Kasnatscheew, S. Nowak, M. Winter, T. Placke, Adv. Energy Mater. 2021, 11, 2003756.
S. Klein, J. M. Wrogemann, S. van Wickeren, P. Harte, P. Bärmann, B. Heidrich, J. Hesper, K. Borzutzki, S. Nowak, M. Börner, M. Winter, J. Kasnatscheew, T. Placke, Adv. Energy Mater. 2022, 12, 2102599.
J. Henschel, C. Peschel, S. Klein, F. Horsthemke, M. Winter, S. Nowak, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 6128.
J. Xia, R. Petibon, D. Xiong, L. Ma, J. R. Dahn, J. Power Sources 2016, 328, 124.
W. M. Dose, W. Li, I. Temprano, C. A. O’Keefe, B. L. Mehdi, M. F. L. de Volder, C. P. Grey, ACS Energy Lett. 2022, 7, 3524.
R. Sahore, D. C. O’Hanlon, A. Tornheim, C.-W. Lee, J. C. Garcia, H. Iddir, M. Balasubramanian, I. Bloom, J. Electrochem. Soc. 2020, 167, 20513.
L. D. Ellis, J. Xia, A. J. Louli, J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc. 2016, 163, A1686.
X. Bian, S. Ge, Q. Pang, K. Zhu, Y. Wei, B. Zou, F. Du, D. Zhang, G. Chen, J. Alloys Compd. 2018, 736, 136.
Q. Dong, F. Guo, Z. Cheng, Y. Mao, R. Huang, F. Li, H. Dong, Q. Zhang, W. Li, H. Chen, Z. Luo, Y. Shen, X. Wu, L. Chen, ACS Appl. Energy Mater. 2020, 3, 695.
M. D. Bhatt, C. O’Dwyer, Chem. Phys. Lett. 2015, 618, 208.
D. Luo, H. Zhu, Y. Xia, Z. Yin, Y. Qin, T. Li, Q. Zhang, L. Gu, Y. Peng, J. Zhang, K. M. Wiaderek, Y. Huang, T. Yang, Y. Tang, S. Lan, Y. Ren, W. Lu, C. M. Wolverton, Q. Liu, Nat. Energy 2023, 8, 1078.
F. Demelash, A. Gomez-Martin, B. Heidrich, E. Adhitama, P. Harte, A. Javed, A. Arifiadi, M. M. Bela, P. Yan, D. Diddens, M. Winter, P. Niehoff, Small Struct. 2024, 5, 2400063.
C.-C. Su, M. He, P. C. Redfern, L. A. Curtiss, I. A. Shkrob, Z. Zhang, Energy Environ. Sci. 2017, 10, 900.
Z. Zhang, L. Hu, H. Wu, W. Weng, M. Koh, P. C. Redfern, L. A. Curtiss, K. Amine, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1806.
Z. Yu, W. Yu, Y. Chen, L. Mondonico, X. Xiao, Y. Zheng, F. Liu, S. T. Hung, Y. Cui, Z. Bao, J. Electrochem. Soc. 2022, 169, 40555.
R. A. House, U. Maitra, M. A. Pérez-Osorio, J. G. Lozano, L. Jin, J. W. Somerville, L. C. Duda, A. Nag, A. Walters, K.-J. Zhou, M. R. Roberts, P. G. Bruce, Nature 2020, 577, 502.
D. Eum, B. Kim, S. J. Kim, H. Park, J. Wu, S.-P. Cho, G. Yoon, M. H. Lee, S.-K. Jung, W. Yang, W. M. Seong, K. Ku, O. Tamwattana, S. K. Park, I. Hwang, K. Kang, Nat. Mater. 2020, 19, 419.
A. Gomez-Martin, F. Reissig, L. Frankenstein, M. Heidbüchel, M. Winter, T. Placke, R. Schmuch, Adv. Energy Mater. 2022, 12, 2103045.
R. Nölle, K. Beltrop, F. Holtstiege, J. Kasnatscheew, T. Placke, M. Winter, Mater. Today 2020, 32, 131.