【研究背景】
钴酸锂（LCO）作为锂电池中的最广泛应用的正极材料，具有高能量密度和优异循环性能。为进一步提升其能量密度，将截止电压提高（≥4.6 V vs Li/Li+）已成为关键。然而，电压的提高会不可避免地引发结构和界面稳定性问题，导致循环性能下降，如劣化的正极-电解质界面相（CEI）形成、晶格O2损失和Co离子溶出等。此外，在4.55 V以上，LCO从O3六方相向H1-3亚稳相的转变，加速了正极界面和循环性能的恶化。目前，通过表面涂层、元素掺杂和烧结工艺优化可在一定程度上增强LCO高压循环稳定性，但这些方法往往工艺复杂、难以规模化。尽管近年来通过正极亲水性粘结剂和浆料添加剂在性能提升上取得了一定进展，但其与油性浆料体系兼容性差，残留水分易引发电解质分解和安全隐患。因此，开发专门用于高压LCO界面稳定的油性浆料添加剂，成为提升高压LCO循环性能的迫切需求。
【工作简介】
近日，团队博士生郭灏提出了一种在N-甲基吡咯烷酮（NMP）中高可溶性的氮杂苯酚噻嗪（1-APT）作为正极油性浆料添加剂，在电极涂覆过程中实现钴酸锂（LCO）界面的优化。1-APT显著促进了正极-电解液界面（CEI）内富无机组分的形成，有效缓解了Co4+与电解质的副反应，显著提升了LCO的界面稳定性。得益于此，4.7 V LCO展现出优异的电化学性能，初始容量高达229.8 mAh g-1，经过200次循环后容量保持率达73.2%。更为重要的是，Li||LiCoO2-1-APT软包电池在多倍率放电条件下表现出卓越性能，0.5C、1C和2C放电速率下的比能量分别为515.7 Wh kg-1、497.4 Wh kg-1和484.9 Wh kg-1。特别值得关注的是，5 Ah软包电池在0.5C循环100次后，能量密度仍能保持在411.4 Wh kg-1。这项工作提出了一种实用且高效的正极界面优化策略，成功实现了高压正极的长循环稳定性。该成果以“Ultra-Soluble 1-Azaphenothiazine Additive Stabilizes High-Voltage LiCoO2 for 500 Wh Kg−1 Lithium Metal Pouch Cells”为题发表在国际顶级期刊Advanced Materials上，通讯作者为天津大学胡文彬教授、韩晓鹏教授、黄贺博士，特种化学电源全国重点实验室石斌研究员。
1-APT改性钴酸锂示意图
【文献详情】
Ultra-Soluble 1-Azaphenothiazine Additive Stabilizes High-Voltage LiCoO2 for 500 Wh Kg−1 Lithium Metal Pouch Cells, Advanced Materials. https://doi.org/10.1002/adma.202503618
