锂钴氧化物(LCO)由于其高的体积能量密度而被广泛应用于便携式设备的锂离子电池中，通常充电到4.3V。如果LCO的截止电压从4.3V提高到4.7V，LCO的比容量将从150 mAh g^-1提高到230 mAh g^-1，显著提高53%。然而，LCO存在着H1-3/O1相变、阴极与电解液界面不稳定、4.7V下不可逆的氧氧化还原反应等严重问题。

为此，清华大学深圳国际研究生院周光敏副教授，中国科学院深圳先进技术研究院成会明院士提出通过界面稳定和能带结构调整来强化LCO的晶体结构，使LCO在4.7V的超高压下稳定循环。

文章要点

1）镁的梯度分布和Li层中镍的均匀掺杂有效地抑制了LCO的有害相变，而LCO表面均匀的LiMg_xNi_1-xPO₄涂层稳定了LCO-电解液界面，防止了电解液的分解和高位移态下钴的溶解。此外，减小的带隙改善了修饰后的LCO的电化学性能，镍和磷的电荷补偿以及较少的占据O2P反键轨道的电子共同抑制了氧的电荷缺陷，提高了氧氧化还原反应的可逆性。

2）结果表明，修饰后的LCO在半电池中4.7V循环200次后的容量保持率为78%，在全电池中的4.6V循环500次后容量保持率为63%。这项工作使LCO的容量更接近其理论特定容量。

参考文献

Zhaofeng Zhuang, et al, Ultrahigh-voltage LiCoO₂ at 4.7 V by Interface Stabilization and Band Structure Modification, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202212059

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202212059