钴酸锂在当今的便携式电子产品上依然有广泛的应用,因为它的循环寿命高,振实密度大,体积能量密度高,产品性能稳定,一致性好。尽管钴的价格越来越高,但是在电子产品等方面仍有较大使用优势。钴酸锂的理论容量为274 mAh/g,但是完全去锂化需要5 V vs Li的电压,这么高的电压会导致电解液严重的分解、电极表面结构不稳定。正极/电解质界面相(CEI)对电池高压阴极的循环稳定性至关重要,但其形成机理和性能仍不明确。本工作报告了CEI的组成在很大程度上受内亥姆霍兹层(IHL)中丰富的物种控制,并可从材料方面进行调节。
反复充放电会不断改变IHL中EC/PF6−的比值,导致CEI组分在循环过程中发生动态演化。通过锰酸锂包覆,使钴酸锂在充放电过程中IHL主要吸附物种为阴离子,从而促使形成稳固无机组分CEI,在加热至500°C时表现出机械稳定性和结构稳定性,而未改性LCO中产生大的膨胀和裂纹/空洞。
界面的改善使LMO-LCO电极性能优越,在0.05 C下具有194 mAh/g的容量,在0.5 C下进行300次循环后容量保持率为83%。丰富的IHL种类可以通过阴极的表面反应性或电解质的配方(如溶剂、锂盐、添加剂和它们的比例)进一步调节,这为构建稳定的CEI打开了巨大的机会。本文的研究结果揭示了CEI形成/演变的机理,并为高压LCO和其他高能正极材料的设计提供了思路。

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202207000
(杨慧雅)