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第一作者：Hengyi Liao

通訊作者：黃富強，董巖皓

通訊單位：上海交通大學、清華大學、北京大學、中科院上海硅酸鹽研究所

論文速覽

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）來達到非凡的能量密度。這種惡劣的環境對陰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陰極電解質界面。

本論文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。

研究團隊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。

圖文導讀

圖1：超飽和CO₂氣泡設計用于構建碳酸化層的示意圖。

圖2：以LiCoO₂（LCO）為例，碳酸化表面結構的透射電鏡圖像和能量損失譜（EELS）分析，揭示了碳酸化層的均勻性和Ca²⁺錨定的非晶碳酸化層結構。

圖3：其他元素在碳酸化表面上均勻摻雜的擴展，通過電子能量損失譜（EELS）分析驗證了Al、Sr和La元素在LiCoO₂表面的均勻摻雜。

圖4：CO₂氣泡在NCM811晶界中的滲透和封裝，以及改性后的NCM811在4.6V和4.8V高電壓下的電化學性能。

圖5：比較了改性前后的LiCoO₂在4.6V下的電化學性能。

圖6：碳酸化策略在首次循環中對LiCoO₂穩定性的影響。

總結展望

本研究提出的碳酸飲料化學策略，通過在正極材料表面構建低模量的碳酸化層，有效解決了高電壓下正極材料的穩定性問題。改性后的NCM811和LiCoO₂正極材料展現出卓越的循環穩定性和高能量密度，為未來高能量密度電池的發展提供了新的視角和方法。該策略的普適性和簡便性預示著在電池正極材料表面改性領域具有廣泛的應用前景。

文獻信息

標題：Carbonated beverage chemistry for high-voltage battery cathodes

期刊：Advanced Materials

DOI：10.1002/adma.202402739

原創文章，作者：計算搬磚工程師，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/06/28/86f848048f/

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