LiCoO₂(LCO)是商品化锂离子电池中最成功的的正极材料。将LCO正极充电至4.5V甚至4.6V 能够激发其容量发挥但是会导致严重的结构畸变。为了解决这个问题，北京大学深圳研究生院潘锋与张明建等提出了一种阴阳离子双梯度界面保护的策略。

文章要点

1）由于Al³⁺和Co³⁺具有相近的离子半径和相同的价态，因此研究人员认为Al³⁺可以在较宽的浓度范围内取代Co³⁺且不影响LCO的本体结构。Al-O键的高键能和较小的晶格维度变化使得Al³⁺取代的LCO正极在充放电过程中表现出良好的结构稳定性和更小的晶格应变。

2）研究人员发现表面F阴离子掺杂能够抑制正极与电解液的界面副反应，这是因为F能够参与形成过渡金属-F键从而直接改善高电压下的阴离子氧化还原行为。此外， F还可以形成过渡金属氟化物作为正极-电解质界面的成分来抑制HF对正极材料的侵蚀，从而实现高度的CEI膜稳定性。

3）结合上述分析，LCO正极表面进行Al³⁺和F^-同时取代Co³⁺和O^2-,能够显著减少高电压情况下近表面区的Co⁴⁺和O^-物种，从而抑制界面副反应。在表面双掺杂后，LCO颗粒表面存在着尖晶石相，能够提供三维离子通道促进锂离子快速嵌入脱出。

参考文献

Weiyuan Huang et al, Surface Design with Cation and Anion Dual Gradient Stabilizes High-Voltage LiCoO2, Advanced Energy Materials, 2022

DOI: 10.1002/aenm.202200813

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202200813?af=R