Interfacial Catalytic Activation of Li 2 C 2 O 4 for Efficient Cathode Prelithiation in Lithium‐Ion Batteries

阴极 材料科学 分解 催化作用 化学工程 草酸盐 锂(药物) 复合数 化学分解过程 化学分解 涂层 动力学 电池(电) 无机化学 电化学 相容性(地球化学) 溶解 钾离子电池 活化能
作者
Xinyu Lu,Jiaying He,Xiaofei Deng,Yaqiong Su,Hao Bin Wu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:: e75836-e75836
标识
DOI:10.1002/smll.75836
摘要

ABSTRACT Lithium oxalate (Li 2 C 2 O 4 ) attracts increasing attention as a cathode sacrificial prelithiation agent due to its high theoretical capacity, excellent air stability, residue‐free decomposition, and good compatibility with present battery chemistry. However, the sluggish decomposition kinetics of crystalline Li 2 C 2 O 4 results in a high decomposition potential. Herein, the interfacial decomposition behavior of crystalline Li 2 C 2 O 4 is systematically investigated. Theoretical calculations reveal that the NiCo 2 O 4 Li 2 C 2 O 4 interface substantially lowers the relative energies of key defect‐containing intermediates and reduces the energetic penalty for the rate‐determining Li + extraction step. Guided by this mechanism, a composite NiCo 2 O 4 @Li 2 C 2 O 4 prelithiation agent (NCO@LCO) is prepared by a facile freeze‐drying strategy. Benefiting from abundant catalytic interfaces, NCO@LCO exhibits accelerated decomposition kinetics, with the decomposition potential reduced from 4.45 to 4.24 V. When applied to a LiFePO 4 cathode through a secondary coating process and paired with a Si/C‐Gr anode, NCO@LCO provides additional active lithium during the first charge, increases the first‐cycle reversible capacity, and markedly improves long‐term cycling stability. This work provides a crystal‐interface perspective for Li 2 C 2 O 4 decomposition and demonstrates an efficient cathode‐side prelithiation strategy for improving the lithium inventory and cycling durability of silicon‐based lithium‐ion batteries.
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