Enabling High Stability of Co-Free LiNiO2 Cathode via a Sulfide-Enriched Cathode Electrolyte Interface

阴极 电解质 硫化物 材料科学 接口(物质) 化学工程 化学 冶金 电极 物理化学 工程类 复合材料 毛细管数 毛细管作用
作者
Zhaowen Bai,Zhehan Ying,Fengqi Zhang,Wei Wang,Zhiyong Huang,Tingting Yang,Wenjie Li,Weixia Dong,Jie Yan,Cong Lin,Liang Hu,Tiancheng Liu,Zezhou Lin,Tianyi Li,Cheng‐Jun Sun,Luxi Li,Y.J. Wang,Qingyu Kong,Shaonan Gu,Hui Shen
出处
期刊:ACS energy letters [American Chemical Society]
卷期号:9 (6): 2717-2726 被引量:7
标识
DOI:10.1021/acsenergylett.4c00652
摘要

Cobalt-free lithium nickel oxide (LNO) has garnered significant interest as the end member of high-nickel layered oxide cathodes for next-generation batteries. However, its practical performance notably underperforms expectations because of the structural degradation and unstable interfacial chemistry with electrolytes during cycling. Here, we report that a durable cathode-electrolyte interface (CEI), enriched by in situ formed sulfides and borides, can inhibit LNO structural degradation and suppress Ni ion dissolution. With the CEI protection, the stability of LNO can be remarkably extended, and batteries demonstrate a capacity retention rate of 84% (30 °C) and 79% (50 °C) after 200 cycles at 1C, respectively. These results demonstrate that enriching CEI with sulfur-containing species can effectively stabilize the interfacial chemistry of LNO, particularly at an elevated temperature of 50 °C. This finding provides valuable perspectives on designing electrolytes for cobalt-free LNO and other high-Ni cathodes toward the development of next-generation high-energy-density lithium-ion batteries.

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