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Enhancing interfacial stability in sulfide all-solid-state batteries through surface dual-doping of Zr and F in Ni-rich cathodes

材料科学 阴极 硫化物 电化学 电解质 兴奋剂 化学工程 表面改性 氧化物 退火(玻璃) 纳米技术 复合材料 冶金 光电子学 电极 化学 物理化学 工程类
作者
Daoyan Feng,Yu Liu,Zhao Chen,Han Su,Xia Kong,Yu Zhong,Junzhang Wang,Zhou Xu,Xiuli Wang,Xingzhong Guo,Jonghee Lee,J.P. Tu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:477: 147184-147184 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.147184
摘要

Achieving a stable interface between sulfide solid-state electrolytes (SSEs) and high-voltage Ni-rich oxide cathodes is crucial for enhancing the electrochemical performance of all-solid-state batteries (ASSBs). However, addressing the interface challenges through surface coating modifications remains a significant hurdle. In this work, a straightforward modification approach is proposed to achieve a highly stable interface by surface dual doping of Zr and F in LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2 (NCM83) cathodes via acid washing followed by annealing. First-principle calculations demonstrate the thermodynamic stability of Zr-F doped NCM83, effectively inhibiting the formation of unfavorable interfaces with decomposition products. The modified NCM83-1% ZrF cathode exhibits exceptional long-cycle stability, retaining 85.1% of its capacity after 1000 cycles at 0.5C rate. This simple and scalable modification strategy offers a new perspective for the design of high-performance sulfide-based ASSBs.
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