Practical surface-reconstruction strategy based on self-reactive interface design enables ultralong cyclability of commercial cathodes for lithium-ion batteries

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作者
Tingting Liu,Jin Ma,Ting He,Ruijin Meng,Lu Chen,Shuo Meng,Kexuan Liao,Hang Lu,Jie Ma,Chi Zhang,Jinhu Yang
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier]
卷期号:71: 103577-103577
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2024.103577
摘要

Although Al-doped high-voltage LiCoO2 (HVLCO) cathode has been widely used in commercial lithium-ion batteries, it still suffers from poor cycling stability due to its unstable surface/interface structure causing bad side reactions. Herein, a surface reconstruction strategy based on self-reactive interface design has been proposed, to construct a uniform and ultrathin (∼ 5 nm) LiAlO2 (LAO) layer on the surface of HVLCO cathodes. The construction of LAO layer is realized by a facile and scalable process involving chemical immersion in LiOH solution and subsequent heating treatment. Moreover, the LAO coating layer imparts both lower interior stress upon lithiation and lower migration energy barrier of Li ions, guaranteeing stable and rapid lithium storage, which is confirmed by substantial characterizations and theory calculations. Consequently, ultralong cycle life over 10,000 h (1000 cycles) at 0.1 C is achieved for the surface-reconstructed HVLCO cathode, with an 86% capacity retention. Especially, different kinds of commercial HVLCO products as well as NCM (LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2) cathode material, after the same surface reconstruction, also show remarkably reinforced electrochemical performance. This practical surface-reconstruction strategy may serve as a useful guideline for future design and performance optimization of commercial cathode materials.
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