Synergistic Bulk‐Surface Modulation Stabilizing LiCoO 2 at 4.65 V via Zr‐Pillaring and In Situ Lattice‐Matching Engineering

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作者
Guanming Yang,Jianhang Cui,Bingwu Zhou,Xin Meng,Yun Zhao,Wenglam Wong,Yuqiong Kang,Hao Du,Xiaoyu Zhou,Jichang Liu,Jue Gong,Baohua Li,Jiajun Wang,Haiping Xu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/ange.3474461
摘要

ABSTRACT Lithium cobalt oxide (LiCoO 2 , LCO) is a critical cathode material for high‐energy‐density lithium‐ion batteries, yet its application above 4.55 V (vs. Li/Li + ) is severely limited by structural degradation via the O3→H1‐3 phase transition, lattice oxygen loss, and cobalt dissolution. Here, we report a synergistic bulk‐surface modification strategy combining Zr‐pillaring (LZCO) with in situ LiCoPO 4 coating (LZCO@P) to stabilize LCO at 4.65 V. Zr‐pillaring stabilizes the lattice and suppresses phase transition by expanding the O 2p‐Co 3d band gap, as suggested by density functional theory (DFT), to mitigate oxygen redox activity. Lattice‐matched interfacial engineering between LZCO and LiCoPO 4 coating results from interfacial P–O tetrahedral formation, which enhances mechanical adhesion and reduces oxygen surface reactivity of LZCO. Consequently, LZCO@P achieves 80.8% capacity retention after 1000 cycles at 1 C (3.5–4.65 V) and 91.2% after 1000 cycles at 3 C (3.5–4.65 V). A practical Li||LZCO@P pouch cell retains 92.3% capacity after 160 cycles at 1 C (3.0–4.6 V). The synergistic bulk‐surface modification strategy contributes through different mechanisms and comprehensively improves the cycling stability of LZCO@P at 4.65 V.
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