Weakened Interfacial Hybridization Unlocks High‐Capacity Operation of Commercial Spinel Cathodes

材料科学 阴极 电解质 尖晶石 溶解 纳米技术 降级(电信) 化学工程 光电子学 亥姆霍兹自由能 图层(电子) 制作 过渡金属 电极 电化学 纳米颗粒 储能 原位 容量损失
作者
Peng Peng,Ziyong Chen,Qing Chen,Deping Li,Li Song,Jiangbo Lu,Yewei Luo,kaikai Li,Kailong HU,Sarayut Tunmee,Pinit Kidkhunthod,Suttipong Wannapaiboon,Liang Zhen,Cheng‐Yan Xu,Yi Pei
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (21): e20303-e20303
标识
DOI:10.1002/adma.202520303
摘要

ABSTRACT Despite significant progress in cathode and electrolyte design, interfacial degradation continues to limit the practical capacity of high‐energy secondary batteries. Here, we introduce a thermodynamics‐guided strategy to modulate the interfacial hybridization by aligning the electronic band structures of the cathode and electrolyte. As a proof of concept, we construct a weakly hybridized inner Helmholtz plane (IHP) layer on commercial LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 (LNMO), and unlock an unprecedented practical specific capacity of 333.0 mA h g −1 and a specific energy of 1097.0 Wh kg −1 , far exceeding the conventional operational thresholds (<150 mA h g −1 ). Theoretical calculations and in/ex situ spectroscopic investigations reveal that attenuated hybridization between the cathode and electrolyte anions/solvents suppresses transition metal dissolution and mitigates structural degradation during extended deep cycling. Implemented in commercial Al‐coated electrodes, our approach enables stable long‐term cycling at 300 mA g −1 with 212.5 mA h g −1 specific capacity retained after 300 cycles. These findings establish interfacial hybridization modulation as a universal and scalable design principle for overcoming intrinsic capacity limitations, offering a viable pathway toward practical high‐energy‐density, long‐life lithium‐ion batteries.
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