作为3C产品中锂离子电池的首选正极材料，LiCoO₂具有较高的体积能量密度，虽然其理论比容量高达274 mAh/g，但通常只能提供 175mAh/g的容量。关键挑战在于，当LiCoO₂充电到高于4.35 V的电压以提供更高的容量时，总会发生由阳离子/阳极-氧化还原引起的不稳定相变、氧释放以及与电解质的副反应，这会导致严重的容量衰减。

有鉴于此，同济大学黄云辉教授，罗巍特聘研究员报道了一种镁柱状LiCoO₂，它可以在4.6V下稳定循环。

文章要点

1）镁柱撑LiCoO₂具有三个优点：i)掺杂的Mg离子作为Li层的支柱，防止高压下沿c方向的结构坍塌，抑制O3-H3/M2的相变；ii)表面形成的Li-Mg混合结构可以抑制高压下晶格氧的释放，减缓表面结构的破坏；iii)增强的导电性和降低的Li-离子扩散势垒能是提供更好的倍率性能的重要因素。

2）结果显示，镁柱撑LiCoO₂在0.2 C下的高容量为204 mAh/g，在3.0-4.6V的电压窗口内，在1.0 C下100次循环后的容量保持率达到84%。与之形成鲜明对比的是，纯LiCoO₂在相同的电压窗口内的容量保持率要低得多，只有14%。

研究工作和深入分析为LCO的内部结构和界面稳定性管理提供了方向，可推广到尖晶石型LiMn_2-xNi_xO₄和层状富锂氧化物等其他正极。

Yangyang Huang, et al, Mg-pillared LiCoO₂: Towards Stable Cycling at 4.6 V, Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: 10.1002/anie.202014226

https://doi.org/10.1002/anie.202014226