在高電壓LiCoO2(LCO)中實現(xiàn)高度可逆的陰離子氧化還原反應(ARR)對于提高功率/能量密度至關(guān)重要，但仍然缺乏可靠的調(diào)節(jié)策略。
在此，中科院大連化物所吳忠?guī)浹芯繂T，中科院山西煤炭化學研究所Chengmeng Chen報道了一種全面的表面到本體調(diào)諧深度脫鋰策略，通過將微量Mg-Nb-Al鋰層共摻雜與超薄界面分級氟化界面相結(jié)合，以獨特的超薄雙層陰極電解質(zhì)界面結(jié)構(gòu)為特征，內(nèi)層富含1 nm厚的LiF，外層為2 nm厚的LixPOyFz層，可極其穩(wěn)定地快速充電4.6V-LCO。
文章要點
1）鋰層共摻雜引起的輕微陽離子無序協(xié)同限制了界面分級氟化，增強了LCO從本體到表面的陰離子/陽離子氧化還原過程，抑制了快速充電循環(huán)過程中的界面副反應，而Mg-Nb-Al柱則強化了層狀鋰擴散通道。
2）實驗結(jié)果顯示，LCO在500次循環(huán)后實現(xiàn)了創(chuàng)紀錄的198 mAh g-1可逆容量和5 C快速充電500次后的77.8%容量保持率。組裝的石墨||LCO軟包電池展示了最先進的循環(huán)性能，在5 C充電和10 C放電下經(jīng)過1400次循環(huán)后幾乎沒有容量衰減。
3）研究人員在理論上揭示了通過Nb5+誘導的高自旋極化弱Co-O八面體晶場抑制氧電子空穴的產(chǎn)生是4.6V-LCO中高度可逆ARR的關(guān)鍵。
這項工作為實現(xiàn)高壓LCO的可逆深度脫鋰提供了設(shè)計指導。
參考文獻
Zhihong Bi, et al, A surface-to-bulk tunning deep delithiation strategy towards 5C fast-charging 4.6 V LiCoO2, Energy Environ. Sci., 2024
DOI: 10.1039/D4EE01674B
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ee/d4ee01674b
