研究背景
自1991年索尼公司首次推出商业化钴酸锂正极（LCO）以来，LCO一直占据着便携式电子产品用锂离子电池（LIBs）正极材料的主导地位。虽然后续涌现出多种其他正极材料， LCO的高体积能量密度、高倍率性能、长循环寿命等优势依然难以逾越。但目前基于LCO正极的LIBs在极端温度（例如，低至-40°C或高达70°C）下的应用面临巨大挑战。原则上，LCO在极端温度下的性能衰减主要源于电化学动力学缓慢和结构稳定性差。具体而言，当电池在低温下运行时， LCO中锂离子和电子在正极/电解质界面（CEI）处的扩散速率变得更慢，导致严重的容量衰减和极化。而在高温下运行时，副反应加剧，导致不可逆的结构损伤和严重的性能衰减。提高截止电压可以促使更多的锂离子从LCO中脱出，相当于提高了电池容量，但当电压超过4.6 V时，上述CEI的副反应会加速发生，同时还会引发一系列复杂的相变。所有这些过程都相互关联相互促进，最终导致高电压LCO性能衰减迅速。显然，提高高电压LCO在宽温度范围内电化学性能的关键，在于同时增强其结构稳定性和电化学动力学。
成果简介
香港城市大学刘奇团队在EcoMat发表题为“Enabling high-performance 4.6 V LiCoO2 in a wide temperature range via a synergetic strategy”的研究论文。本工作设计了一种包括La、Mg共掺杂和LiAlO2@Al2O3表面包覆层的协同策略。其中La3+扩大了层间距并显著提高了离子电导率，Mg2+提高了电子导电性， LiAlO2@Al2O3包覆层改善了界面电荷转移并抑制了极化。这种共修饰的LiCoO2（CM-LCO）在宽温度范围（-40-70°C）内表现出出色的温度适应性和优异的电化学性能。尤其值得注意的是，CM-LCO在极端温度下也表现出优异的循环稳定性和高倍率性能。作者通过研究CM-LCO的电化学反应动力学和结构演变，证明了共修饰策略的协同效应。本研究提出了一种在宽温度范围内应用高电压LCO的有前途的策略。
文献信息
Jincan Ren, Yu Tang, Weibao Li, Dong He, He Zhu, Xingyu Wang, Si Lan, Zijia Yin, Tingting Yang, Zhaowen Bai, Yang Ren, Xiangheng Xiao,* Qi Liu, * Enabling high-performance 4.6 V LiCoO2 in a wide temperature range via a synergetic strategy,
原文链接：https://doi.org/10.1002/eom2.12344
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EcoMat期刊简介：
EcoMat是由香港理工大学和Wiley联合创办的旗舰期刊，聚焦绿色能源与环境领域的先进功能材料，旨在成为国际高质量的跨学科研究交流平台。2019年12月EcoMat第一期正式出版，目前已被DOAJ, ESCI以及SCIE等数据库收录。2022年，EcoMat获得首个影响因子12.213！在JCR化学学科（CHEMISTRY, PHYSICAL）中排名前20%，处于该领域Q1分区；在JCR环境科学与生态学学科（GREEN & SUSTAINABLE SCIENCE & TECHNOLOGY）中排名前10%，处于该领域Q1分区；在JCR材料学科(MATERIALS SCIENCE, MULTIDISCIPLINARY)中排名前10%，处于该领域Q1分区。
EcoMat 由香港理工大学郑子剑教授担任主编，副主编包括澳大利亚双院院士葛瑞菲斯大学赵惠军教授，清华大学张强教授，加州大学贺曦敏副教授，美国西北大学SonBinh Nguyen教授，韩国蔚山科学技术院Sang Il Seok教授等。EcoMat 秉承Wiley严谨的办刊原则，执行严格公正的同行评议，由研究员亲自出任编辑委员会，以最高质量作为标准，出版前沿科学论文。所有文章在接收后将立即在线发布并可以被引用和免费获取，无需订阅。
期刊网址：https://onlinelibrary.wiley.com/journal/25673173