A H+/Li+ Ion Exchange Induced Spinel Ion‐Conductive Interphase Stabilizes 4.5 V LiCoO2 in Sulfide‐Based All‐Solid‐State Lithium Battery

材料科学 尖晶石 离子 锂(药物) 电解质 离子电导率 相间 离子交换 化学工程 离子键合 快离子导体 分析化学(期刊) 电极 物理化学 冶金 化学 生物 工程类 内分泌学 医学 遗传学 有机化学 色谱法
作者
Feng Li,Zhaoxin Chen,Minghao Zhang,Shaojian Zhang,Jianhui Zheng,Denghai Xiao,Chenyu Liu,Zhan Lin
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (25) 被引量:18
标识
DOI:10.1002/adfm.202316543
摘要

Abstract All‐solid‐state lithium batteries (ASSLIBs) show significant promise as the next‐generation energy technology due to their high energy density and inherent safety. However, the severe interface reactions between solid electrolyte and the high‐voltage cathodes pose a major challenge, particularly at higher charge voltages. Herein, a H 3 PO 4 ‐triggered H + /Li + exchange strategy is proposed to covert LiCoO 2 (LCO) surface to spinel Co 3 O 4 /Li 3 PO 4 ionic‐conductive interphase. This spinel interphase presents a thickness of 15 nm and good affinity with LCO, which provides long‐lasting protection to suppress interfacial parasitic reactions. Besides, both spinel Co 3 O 4 and amorphous Li 3 PO 4 feature high ionic conductivity compared to bulk LCO, thereby facilitating the interfacial ionic transportation. With such modification, ASSLIBs delivers high specific capacity (146.2 mAh g −1 at 0.1 C), outstanding rate performance (116.4 mAh g −1 at 2 C), and long‐term cyclability (350 cycles at 0.5 C) under a cut‐off voltage of 4.3 V versus Li/Li + . Moreover, this robust spinel interphase further improves the stable cycling (168.9 mAh g −1 at 0.1 C for 100 cycles) under elevated cut‐off voltage (4.5 V vs Li/Li + ). This finding highlights the H + /Li + exchange to convert LCO surface to a spinel ionic‐conductive interphase, which poses new insights for interface design in ASSLIBs.
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