原位磷酸酯聚合物层锁定富镍正极在超高电压下的氧迁移

本文针对高镍层状正极材料在超高电压下因晶格氧释放导致的性能衰减和安全问题，提出了一种“氧迁移锁定”策略。研究背景在于提升充电截止电压虽能增加能量密度，但会引发严重的晶格氧不稳定性，包括不可逆相变、微裂纹和电解液分解。研究目的在于通过界面设计，靶向抑制由传质限制引起的电极表面局域深度脱锂及后续氧释放链式反应。研究结论显示，中国科学院化学研究所团队通过在富镍正极表面原位构建磷酸酯基聚合物层（poly-TAPF），实现了对晶格氧的化学锚定（形成M-O-P配位键）与物理吸附双重保护。该策略将氧空位形成能提升0.61 eV，在4.6 V超高电压下完全抑制氧气释放，使CO2释放量降低64.7%，裂纹密度降低44.0%。采用该策略的3.2 Ah软包电池循环40次后容量保持率高达89.8%。该工作为开发高比能、高安全锂电池提供了新的界面设计思路。