北京大学AFM: 基于硼的阴极 - 电解质界面的电化学自组装用于稳定 4.65 V LiCoO₂

文章总结

阴极 - 电解质界面（CEI）对于钴酸锂（LiCoO₂，简称 LCO）在超过 4.55V（相对于 Li/Li⁺）时的稳定性而言至关重要。在本文中，通过利用硼酸的自润湿合成法（即制备出 B-LCO），并伴随着后续循环过程中的电化学自组装过程，实现了在 LCO 表面上硼基 CEI 的完全覆盖。起初，B-LCO 表面覆盖着尺寸为 10 至 20 纳米的硼酸盐沉积物，随后在烧结时这些沉积物熔化并完全覆盖其表面，从而实现了硼基人工 CEI 的全面覆盖，这直接减少了由强氧化性的 Co⁴⁺/On⁻（0 < n < 2）所引发的副反应。值得注意的是，在循环过程中，表面硼基物质与 LiF 之间的原位界面反应促进了结晶态 LiB₆O₉F 组分的形成，该组分展现出机械性能强且锂离子导电性高的特点。由于坚固的 CEI 与结构坚韧的表面岩盐（RS）相之间的协同作用，不仅实现了更具可逆性的相转变以及均匀的锂离子脱嵌 / 嵌入过程，而且还有效地抑制了颗粒裂纹和表面劣化问题。结果是，B-LCO||Li 电池表现出优异的循环稳定性，在 3 至 4.65V 的电压区间内循环 500 次后仍能保持 84.0% 的高容量保持率。

图文简介

B-LCO（硼掺杂钴酸锂）的合成工艺及结构表征

B-LCO（硼掺杂钴酸锂）的容量激活及循环性能

在循环过程中，纯钴酸锂（P-LCO）和硼掺杂钴酸锂（B-LCO）表面结构演变的差异

在循环过程中，硼掺杂钴酸锂（B-LCO）表面人工阴极 - 电解质界面（CEI）的电化学自组装

硼基人工阴极 - 电解质界面（CEI）在硼掺杂钴酸锂（B-LCO）上完全覆盖的示意图，以及在循环过程中其电化学自组装过程，该过程可使钴酸锂（LCO）在高达 4.6/4.65 伏电压下保持稳定。

论文信息

通讯作者：Qinghe Zhao, Feng Pan

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