选择性晶面生长与表面重构实现结构稳定的高电压LiCoO2

本文针对层状LiCoO2材料在高电压（4.6 V）循环时面临的结构坍塌、氧流失和相变等问题展开研究。背景上，高能量密度电池需求迫切，但高电压下CoO2层滑动、不可逆相变及表面氧损失严重制约了材料性能。研究目的旨在通过调控晶体生长和表面结构，提升LiCoO2在4.6 V高电压下的结构稳定性。方法上，研究团队利用LiCl熔盐诱导(003)晶面的选择性生长，并同步在非平行晶面（如(010)和(104)）表面构筑致密的岩盐相重构层。理论计算表明，(003)晶面具有高氧空位形成能和Co迁移能垒，稳定性优于非平行晶面。实验表征证实，该双重屏障策略有效抑制了表面氧释放、不可逆相变和微裂纹生成。结论上，改性后的LiCoO2在3.0-4.6 V电压区间、1C倍率下循环500次后容量保持率达89%，远高于原始材料的18%，同时在高倍率下也展现出优异的长循环稳定性。该研究为高电压层状氧化物正极的晶面工程设计提供了新思路，对开发下一代高能量密度锂离子电池具有重要指导意义。