Hybrid ion/electron interfacial regulation stabilizes the cobalt/oxygen redox of ultrahigh-voltage lithium cobalt oxide for fast-charging cyclability

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作者
Zhihong Bi,Anping Zhang,Gongrui Wang,Cong Dong,Pratteek Das,Xiaoyu Shi,Zhong‐Shuai Wu
出处
期刊:Science Bulletin [Elsevier BV]
卷期号:69 (13): 2071-2079 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.scib.2024.04.015
摘要

High-voltage and fast-charging LiCoO2 (LCO) is key to high-energy/power-density Li-ion batteries. However, unstable surface structure and unfavorable electronic/ionic conductivity severely hinder its high-voltage fast-charging cyclability. Here, we construct a Li/Na-B-Mg-Si-O-F-rich mixed ion/electron interface network on the 4.65 V LCO electrode to enhance its rate capability and long-term cycling stability. Specifically, the resulting artificial hybrid conductive network enhances the reversible conversion of Co3+/4+/O2−/n− redox by the interfacial ion-electron cooperation and suppresses interface side reactions, inducing an ultrathin yet compact cathode electrolyte interphase. Simultaneously, the derived near-surface Na+/Mg2+/Si4+-pillared local intercalation structure greatly promotes the Li+ diffusion around the 4.55 V phase transition and stabilizes the cathode interface. Finally, excellent 3 C (1 C = 274 mA g−1) fast charging performance is demonstrated with 73.8% capacity retention over 1000 cycles. Our findings shed new insights to the fundamental mechanism of interfacial ion/electron synergy in stabilizing and enhancing fast-charging cathode materials.
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