O3型富锂层状氧化物(LLOs)作为锂离子电池(LIBs)的高能正极材料正在接近工业应用，然而，它们也遭受与氧活性相关的快速性能衰减。LLOs中表面转变和体转变之间的相互作用，尤其是氧阴离子的电化学行为，仍然难以捉摸。
近日，北京工业大学尉海军教授，劳伦斯伯克利国家实验室Wanli Yang通过全氟化电解质(FE)的原位界面工程，O3型富锂层状氧化物正极材料(3/7-LLO)的电化学循环能力已经大大增强。
文章要点
1）与基线电解质(BE)相比，耐高压FE将3/7-LLO的初始库仑效率从81.0%提高到88.1%，将容量保持率从57 .4%提高到85.3%，并将300次循环内0.5 C下的平均电压衰减从1.34降低到0.58 mV。
2）这种优化与由超薄、均匀、坚固和致密的富氟CEI层保护的稳定的LLO表面结构直接相关，与BE中引起的不均匀CEI形成鲜明对比。此外，TOF-SIMS研究的CEI的结构表明，电解质分解、氧释放和TM在LLO表面的溶解都受到很大的抑制。
3）有趣的是，mRIXS对体相OAR的研究表明，LLO的晶格氧氧化还原反应在富氟CEI的保护下得到增强和稳定。抑制表面氧释放将进一步稳定体晶格氧的直接观察结果通常可以理解为氧浓度梯度的降低，这可以部分锁定LLO粒子中氧从中心到表面的跳跃。此外，已经发现氟化电解质也能有效改善全电池性能。
这项研究为稳定LLOs提供了一种简单有效的策略，并揭示了表面氧活性和体氧活性之间有趣的联系，这对设计OAR基高能正极材料至关重要。
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参考文献
Xu Zhang, et al, Bulk Oxygen Stabilization via Electrode-Electrolyte Interphase Tailored Surface Activities of Li-Rich Cathodes, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202202929
https://doi.org/10.1002/aenm.202202929