提高充电电位可以进一步提高锂离子电池过渡金属氧化物正极的容量。然而,正极的大体积变化破坏了活性物质和阴极-电解液界面(CEI),导致电解液渗透到破碎的活性物质中,正极和电解液之间发生持续的副反应,因此,这些高电压正极面临容量快速衰减的问题。
近日,马里兰大学王春生教授,天津大学许运华教授报道了在1.0 M LiDFOB-0.2M LiBF4-FeC-DEC电解液中,1.7 V恒电位还原后,由于1.7 V的电解液还原电位高于LCO正极的还原电位,在单晶LiCoO2(LCO)正极上形成了致密的富LiF CEI。
文章要点
1)研究发现,富含LiF的CEI使LCO即使在4.6 V的高截止电压下也能抑制结构破损、溶剂的有害氧化分解和Co在电解液中的溶解等问题。
2)实验结果显示,与不含LiF的LCO的容量保持率仅为17.4%相比,富LiF CEI的LCO在0.5 C(100 mA g-1,1C速率对应于200 mA g-1的比电流)下循环400次,容量为198 mAh g-1,保持率为63.5%,具有良好的循环性能。此外,LCO上富锂CEI的LCO//石墨全电池在500次循环后仍保持85%的容量。
这种预恒电位放电在正极上形成富LiF的CEI是普遍存在的,因此,可以应用于所有高能正极上,以实现长循环寿命。
参考文献
Panxing Bai, et al, Formation of LiF-rich Cathode-Electrolyte Interphase by Electrolyte Reduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202202731
https://doi.org/10.1002/anie.202202731