鈷酸鋰理論容量高達274 mAh g-1，但是常規電壓下僅表現出145 mAh g-1（截止電壓為4.2 V）。提高充電截止電壓（>4.5 V）能夠顯著增加容量貢獻，但高壓下鈷酸鋰結構的衰退以及電解質的分解會導致容量的快速衰減。拓寬電解質的電壓窗口，并建立高質量的正極電解質界面（CEI）有望實現鈷酸鋰高容量、高穩定性的能量輸出。近日，華東師范大學物理與電子科學學院潘麗坤教授和黃素梅教授科研團隊與暨南大學黎晉良副研究員合作，提出了一種基于高供體數添加劑的離子液體電解液，成功實現4.8V級LiCoO2的穩定循環。這為解決高壓正極的典型有害反應提供了新策略。
圖1. Angewandte Chemie International Edition刊發華東師范大學潘麗坤課題組最新研究成果
傳統的碳酸酯類電解液分解形成的有機電極電解質界面嚴格遵循二維瞬態成核和生長模型，能夠實現電極的完美鈍化。遺憾的是，這種有機CEI不穩定，在高電壓下容易分解、溶解和重構，導致鈷酸鋰無法穩定循環。研究發現，利用高供體數添加劑的離子液體設計出電化學惰性的有機CEI。這一發現挑戰了傳統認知，揭示了以有機C-F為主的CEI能夠顯著抑制鈷酸鋰在高電壓下的界面反應。
圖2.有機正極電解質界面的功能示意圖
研究成果以“Organic Cathode Electrolyte Interphase Achieving 4.8 V LiCoO2”為題，發表于Angewandte Chemie International Edition期刊。華東師范大學為論文第一完成單位，潘麗坤教授、黃素梅教授和暨南大學黎晉良副研究員為論文通訊作者，博士生翁朝倉、暨南大學博士后邱美佳、同濟大學博士后王冰芳為論文第一作者。研究工作得到華東師范大學上海市磁共振重點實驗室、納光電集成與先進裝備教育部工程中心和醫學磁共振與分子影像技術研究院的大力支持。
附：
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202419539
來源｜科技處、物理與電子科學學院 編輯｜沈韻婷 編審｜郭文君
