陈军/程方益Angew：通过尖晶石涂层调整界面化学实现稳定的高压LiCoO2！

正极电解质界面（CEI）对于电池高压正极的循环稳定性至关重要，但其形成机制和性质仍然难以捉摸。

南开大学陈军院士、程方益等通过研究发现CEI的组成很大程度上受内亥姆霍兹层(IHL)中丰富的物种控制，并且可以从材料方面进行调整。

图1 调节IHL中的丰富物种

研究显示，当在IHL中具有丰富的溶剂分子（即本文中的碳酸乙烯酯(EC)）时，CEI由溶剂衍生的有机物质组成，如低聚物或醇盐(ROLi)。相反，当 IHL中的吸附阴离子（即PF₆-阴离子）富集时，CEI主要包含阴离子衍生的无机化合物，如LiF。

在示例性的LiCoO₂(LCO)正极中，IHL中丰富的物质与材料的表面反应性高度相关。在深度脱锂后，IHL中的主要物种从PF₆-变为EC，导致在高压循环期间产生动态、富含有机物的CEI。

图2 循环后LCO和LMO-LCO在充电状态下的CEI机械性能

相比之下，由于尖晶石Li₄Mn₅O₁₂(LMO)和PF₆-之间的强相互作用，采用尖晶石 LMO涂覆LCO （LMO-LCO）会在IHL中产生主要的PF₆-物种。这种富含阴离子的IHL将导致形成富含LiF的CEI，从而在高达500 °C的温度下保持正极材料的机械完整性。

与具有以有机物质为主的脆弱CEI为特征的未涂覆LCO相比，本文的LMO-LCO在高充电电压下表现出显著改善的循环稳定性，在0.05 C下表现出194 mAh g^-1的高比容量，在0.5 C下经过300次循环后容量保持率为83%。这项研究从材料方面为高能量密度正极的界面稳定性开辟了一条新途径。

图3 LCO和LMO-LCO电化学性能的比较

Tuning Interphase Chemistry to Stabilize High-Voltage LiCoO2 Cathode Material via Spinel Coating. Angew 2022. DOI: 10.1002/anie.202207000

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