Hard–Soft Gradient-Engineered Oxychloride Coating on Ni-Rich Cathodes for All-Solid-State Lithium Batteries

材料科学 阴极 涂层 锂(药物) 化学工程 锂离子电池的纳米结构 能量密度 无机化学 阳极 储能 电池(电) 纳米技术 锂离子电池 磷酸钒锂电池 冶金
作者
Yiman Feng,Zhili Wang,Xin Xia,Gui Luo,Duo Deng,Wenjie Peng,Wenchao Zhang,Hui Duan,Feixiang Wu,Xing Ou,Junchao Zheng,Yi-Xiang Wang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:20 (21): 15662-15674
标识
DOI:10.1021/acsnano.6c04897
摘要

All-solid-state lithium batteries (ASSLBs) employing Ni-rich layered oxide cathodes (NRLOs) and sulfide solid-state electrolytes (SSEs) hold great promise for high energy density and enhanced safety, yet they suffer from severe interfacial instability. This study precisely constructs a composite gradient coating on the surface of NRLOs by using atomic layer deposition. The oxygen-rich inner layer, which is induced by the reaction between TiCl 4 and predeposited Li 2 O/LiOH, functions as an electrochemically inert barrier that enhances structural integrity and suppresses transition-metal dissolution, whereas the chlorine-rich outer layer acts as a compliant interfacial region with favorable compatibility toward sulfide SSE, which accommodates volume changes during cycling and mitigates mechanical stress at the cathode/sulfide SSE interface. Additionally, the well-structured LiCl nanocrystals formed within the coating layer improve both the cycling stability and Li + transport kinetics. The optimized NCM95 cathode demonstrates exceptional cycling stability (96.9% capacity retention after 200 cycles) and rate capability (103 mAh g –1 at 2 C) at room temperature. This work underscores the importance of designing multifunctional coatings and provides a scalable approach to stabilizing the cathode/electrolyte interface for high-energy ASSLBs.
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