LiCoO2是John B. Goodenough教授于1980年发现的锂离子正极插层材料，由于其高密实密度、高能量密度、优异的循环寿命和可靠性，至今仍是便携式电子市场上锂离子电池（LiBs）的主要正极材料。为了满足智能手机和笔记本电脑等便携式电子产品日益增长的能源需求，需要不断提高LiCoO2电池的上限截止电压，以获得更高的能量密度。然而，当充电至高电压（超过4.2 V vs Li/Li+）时，可能会出现一些有害的问题，包括表面退化、相变造成的破坏以及不均匀的反应，这会导致容量、效率和循环寿命的快速衰减。
有鉴于此，上海大学郭炳焜教授，宁德新能源科技有限公司Yuhao Lu介绍了LiCoO2的发展历史和最新进展，重点介绍了LiCoO2在高电压（超过4.2 V vs Li/Li+）下的基本失效机理。同时，还讨论了LiCoO2基锂离子电池的改性策略及其在工业上的发展。
文章要点
1）作者回顾了LiCoO2商业化前的历史，概述了LiCoO2商业化后的主要研究进展。
2）作者总结了LiCoO2在高截止电压下的失效机理。主要有：（1）体相变失效（在Li+脱嵌/插层过程中，复杂的结构演化和反复的体积变化导致不可逆的相变和颗粒裂纹，进而导致容量损失）；（2）表面退化失效（对于表面退化失效，高电压下LiCoO2电极的阻抗生长与表面退化密切相关，包括正极电解质界面（CEI）的不断形成、表面相变的不可逆性、O2的损失和Co的溶解）；（3）非均匀反应失效机制（由于锂扩散动力学的不同，不同颗粒或颗粒不同部位的荷电状态（SOC）是不均匀的，SOC的不均匀分布会导致形变和应力的产生，从而导致电极和颗粒的破碎以及随后的容量衰减）。
3）作者总结了为克服上述问题并满足LiCoO2在高压下的长循环稳定性的各种策略，包括：（1）元素掺杂（（i）抑制相变，减少变形和应力的产生；（ii）抑制O的氧化还原反应，稳定LiCoO2的层结构；（iii）增加层间距，促进Li+的扩散；（iv）调整电子结构，提高电子电导率和工作电压）；（2）表面涂层（（i）优化电极表面结构，促进表面电荷转移；（ii）降低电解液的酸度，抑制过渡金属离子的溶解，起到HF清除剂的作用；（iii）调节界面响应，增强电极表面与电解液表面的物理屏障作用）；（3）材料改性的多重策略；（4）电解质优化（基于添加剂、溶剂和锂盐来提高电解液与HV-LiCoO2的相容性）；（5）其他策略（除了LiCoO2颗粒和电解质外，隔离剂、粘结剂、集流器和导电添加剂也是影响电极中电子传输并有效连接内部和外部电路的重要组件）。
4）作者回顾了基于LiCoO2的LIBs在电池行业中的历史，包括：基于LiCoO2的商业LIBs的开发，行业中基于LiCoO2的LIBs开发存在的风险和面临的困境。
5）基于LiCoO2在高压下的失效机理，作者指出了需要解决许多科学技术问题。包括：1）开发更有效，更精确的掺杂策略以抑制相变；2）为了提高循环稳定性至4.5 V以上，必须考虑将活性LiCoO2与电解质完全隔离（循环之前或至少几次循环之后），增强表面结构稳定性，完全避免氧的运输和氧气的释放；3）考虑到有机电解质的分解和CEI的形成是不可避免的，因为在4.5 V以上充电时，需要进一步研究以开发新型电解质配方和添加剂，以形成具有高稳定性和离子导电性的CEI层；4）需要先进的表征技术，例如痕量元素分析技术和原位/操作数表征技术，以进一步了解基本问题。
Yingchun Lyu, et al, An Overview on the Advances of LiCoO2 Cathodes for Lithium-Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 2020
DOI: 10.1002/aenm.202000982
https://doi.org/10.1002/aenm.202000982
