Catalytic Strategies Enabled Rapid Formation of Homogeneous and Mechanically Robust Inorganic‐Rich Cathode Electrolyte Interface for High‐Rate and High‐Stability Lithium‐Ion Batteries

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作者
Mi‐Li Liu,Yiran Ying,Jiangwen Liu,Chen Li,Renzong Hu,Бо Лю,Baoying Huang,Anwei Zhang,Longtao Ma,Liuzhang Ouyang,Min Zhu
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/aenm.202403696
摘要

Abstract Lithium iron phosphate (LFP) cathode is renowned for high thermal stability and safety, making them a popular choice for lithium‐ion batteries. Nevertheless, on one hand, the fast charge/discharge capability is fundamentally constrained by low electrical conductivity and anisotropic nature of sluggish lithium ion (Li + ) diffusion. On the other hand, the interface and internal structural degradation occurs when subjected to high‐rate condition. Herein, a multifunctional boron‐doping graphene/lithium carbonate (BG/LCO) nanointerfacial layer on surface of commercial LiFePO 4 particles is designed, in which the BG layer catalyzes the rapid reaction of Li 2 CO 3 ‐LiPF 6 for homogeneous and mechanically robust inorganic LiF‐rich structure across the cathode‐electrolyte interphase (CEI), forms a conductive network to significantly enhance both electron and Li + transport, and strengthens the FeO bonding to minimize both Fe loss and the formation of Fe‐Li antisite defects. Correspondingly, the modified LFP cathode achieves a high capability of 113.2 mAh g −1 at 10 C and extraordinary cyclic stability with 88.0% capacity retention over 1000 cycles as compared to the pristine LFP cathode with a capacity of only 94.0 mAh g −1 and 64.6% capacity retention. It also exhibits great enhancements of 20.1% and 3.7% at higher‐rate condition (room temperature/15 C) and the low temperature condition (−10 °C/1 C), respectively.
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