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

材料科学 氧气 锂(药物) 锂钴氧化物 电子 氧化还原 离子 氧化钴 氧化物 化学 无机化学 锂离子电池 物理 电池(电) 功率(物理) 量子力学 医学 有机化学 冶金 内分泌学
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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