水系锂离子电池（ALIBs）以其不可燃的特性用于大规模储能而备受关注。然而，层状正极材料（如LiCoO₂）在ALIBs中表现出严重的容量衰减。目前，关于层状正极材料在ALIBs中的降解机理尚不清楚，开发提高循环稳定性的有效策略仍然是一个巨大的挑战。

近日，南京理工大学夏晖教授，Junwu Zhu报道了以LiCoO₂为例，证明了水溶液中的H⁺攻击可以通过层状到尖晶石的相变来破坏层状结构的稳定性。为了缓解这一问题，在CoO₂层中开发了LiO₅金字塔结构的Li过剩Li_1+tCo_1-tO_2-t，其在充电过程中从(001)面产生开放的沟道，允许在层状结构中动态地插入/脱出水。

文章要点

1）Li过剩的Li_1.08Co_0.92O_1.92在1 M Li₂SO₄水溶液中的结构稳定性大大提高，在中性水溶液中循环1000次后容量保持率高达70%左右。

2）研究发现，Li过剩的Li_1.08Co_0.92O_1.92的表面区优先发生动态水插层/脱插层，形成保护层，抑制了层状-尖晶石相变和Co的溶解。研究人员推测层间水分子可以缓解H⁺攻击对Co-O键的削弱，降低Co的迁移能力，提高Li过剩Li_1.08Co_0.92O_1.92的结构稳定性。

研究表明，结晶水对层状材料在水溶液中的结构稳定性有深远的影响，为控制层状结构中的水插层提供了有效的结构调控策略。

参考文献

Liang Xue, et al, Stabilizing Layered Structure in Aqueous Electrolyte via Dynamic Water Intercalation/Deintercalation, , Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202108541

https://doi.org/10.1002/adma.202108541