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先進的鋰離子電池可利用高達4.8 V的上限截止電壓（相對于鋰金屬）來實現高能量密度。該種惡劣的環境對正極穩定性提出了挑戰，并要求在其電化學界面處構建堅固的正極電解質界面。

在此，上海交通大學黃富強、清華大學董巖皓等人提出了一種受碳酸飲料中過飽和二氧化碳啟發的表面改性策略，用于構建高電壓鋰離子電池正極材料的穩定界面。作者通過在正極材料表面形成低模量的有效鈍化層，顯著提升了高截止電壓下正極材料的穩定性和電池性能。實驗結果表明，經過改性的高電壓LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（NCM811）和LiCoO₂正極材料展現出優異的循環穩定性和高放電容量。

圖1. CLCO 的電池性能

總之，該工作展示了一種新穎的、可滲透且易于擴展的界面改性策略。具體而言，作者利用超飽和二氧化碳氣泡穩定鋰正極材料（NCM811和LiCoO₂）至4.6 V和4.8 V的高電壓。該策略模仿碳酸飲料中的化學過程，通過在正極材料表面形成均勻的碳酸層然后進行Ca²⁺離子交換，不僅改善了材料的界面問題，還提升了電池的電化學性能。

結果顯示，經過改性的NCM811在2.8-4.6 V電壓范圍內循環100次后顯示出91.2%的容量保持率，當上截止電壓提升至4.8 V時，初始放電比容量高達236 mAh g^?1，放電比能量達到918 Wh kg^?1，并且在0.5C的電流密度下循環100次后容量保持率達到89.5%。此外，單晶LiCoO₂在4.6 V的高電壓下也展現了出色的循環穩定性和倍率性能。因此，該碳酸化策略為未來高能量密度電池的發展提供了新的思路和方法。

圖2. 碳酸化策略在首次循環中對LiCoO₂穩定性的影響

Carbonated Beverage Chemistry for High‐Voltage Battery Cathodes, Advanced Materials 2024 DOI: 10.1002/adma.202402739

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上交/清華AM：高壓電池正極的界面改性

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