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Improvement of Cycling Stability of Core–Shell Structured Ni-Rich NMC Cathodes by Using a Tungsten Oxide Stabilization Interlayer

Tasdemir, Muhammed Bilal und Krüger, Svitlana und Sohagiya, Pinank und Ray, Apurba und Saruhan-Brings, Bilge (2026) Improvement of Cycling Stability of Core–Shell Structured Ni-Rich NMC Cathodes by Using a Tungsten Oxide Stabilization Interlayer. Batteries. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/batteries12030082. ISSN 2313-0105.

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Kurzfassung

The growing demand for higher-energy lithium-ion batteries, encompassing consumer electronics, stationary grid storage, and electric mobility to specialized sectors like aerospace, medical devices, and industrial robotics, requires cathode materials that offer higher capacity while remaining cost-effective. This trend has intensified the development of nickel-rich LiNi1−x−yMnxCoyO2 (NMC) systems. However, high-Ni NMCs such as LiNi0.9Mn0.05Co0.05O2 (NMC90) suffer from limited thermal and cycling stability. Core–shell architectures using LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2 (NMC622) as a shell can partially alleviate these drawbacks, but structural degradation caused by interdiffusion between the core and shell persists as a major challenge. This study investigates whether a tungsten oxide interlayer can act as a protective barrier that suppresses interdiffusion, stabilizes the crystal structure, and improves long-term electrochemical performance. In this work, NMC cathode powders were synthesized via a one-pot oxalate co-precipitation route, followed by structural characterization using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and ion scattering spectroscopy (ISS). Electrochemical performance, including capacity retention, cycling stability, and internal resistance, was evaluated through galvanostatic charge–discharge (GCD) testing and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The core–shell configuration delivered higher specific discharge capacity compared to the individually synthesized core-only and shell-only reference materials, and the incorporation of a tungsten oxide interlayer resulted in a twofold increase in cycle life. These results demonstrate that tungsten oxide effectively enhances cycling stability by inhibiting core–shell interdiffusion, offering a promising pathway toward more durable high-Ni NMC cathodes.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/223255/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Improvement of Cycling Stability of Core–Shell Structured Ni-Rich NMC Cathodes by Using a Tungsten Oxide Stabilization Interlayer
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Tasdemir, Muhammed Bilalbilal.tasdemir (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0005-6832-8453207809785
Krüger, SvitlanaSvitlana.Krueger (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sohagiya, Pinankpinank.sohagiya (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ray, ApurbaApurba.Ray (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Saruhan-Brings, BilgeBilge.Saruhan (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6895-8387207809786
Datum:27 Februar 2026
Erschienen in:Batteries
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.3390/batteries12030082
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2313-0105
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Ni-rich NMC; tungsten oxide; core–shell; coating; co-precipitation; oxalic acid; cyclic stability
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Institute & Einrichtungen:Institut für Frontier Materials auf der Erde und im Weltraum > Funktions- und Korrosionsschutzsysteme
Hinterlegt von: Tasdemir, Muhammed Bilal
Hinterlegt am:09 Mär 2026 08:55
Letzte Änderung:09 Mär 2026 08:55

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