金属所王春阳团队重磅JACS！聚焦终极命题：首次揭示极端高电压（5 V）工况下的钴酸锂失效机制

背景：钴酸锂是消费类锂离子电池中应用最广泛的正极材料，提升其充电截止电压至5 V是释放容量潜力、提高能量密度的关键途径。然而，极端高电压下的深度脱锂会引发严重结构不稳定性，但其原子尺度失效机制尚不清楚。研究目的：中国科学院金属研究所王春阳团队联合其他机构，利用原子尺度超分辨成像技术，首次揭示钴酸锂正极在5 V极端高电压下的原子尺度失效起源，并为高压稳定性设计提供新策略。结论：研究发现，深度脱锂激活面内剪切和面外畸变两种相互耦合的晶格变形模式，将O3层状晶格打碎为O1相、反向O3相（O3r）和纳米孪晶畴组成的马赛克结构，并诱导扭折结构、应力集中和晶内开裂。随着循环进行，体相缺陷与表面氧损失耦合，形成“三明治”式表面退化结构。基于此机制，提出Mg/S双掺杂策略，有效抑制变形与相降解，显著提升5 V循环稳定性和容量保持率。