高壓LiCoO₂的利用對于打破鋰離子電池實(shí)際能量密度的瓶頸至關(guān)重要，然而LiCoO₂在> 4.55 V時(shí)會(huì)遭受嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)畸變和界面惡化。

為此，廈門大學(xué)楊勇教授等人合理設(shè)計(jì)了一種新穎的晶格匹配的LiCoPO₄（LCPO）涂層，以實(shí)現(xiàn)LiCoO₂（LCO）在4.6 V或更高電壓下的正常運(yùn)行。這種LCPO涂層的制備包括三個(gè)步驟：

1）通過球磨將LiH₂PO₄和Co(OH)₂納米顆粒與平均直徑為2~4 um的LCO顆粒均勻混合；

2）將該混合前體在Ar氣氛下660 ℃下退火以引發(fā)脫水反應(yīng)獲得LiPO₃和CoO混合物；

3）最后在空氣中875°C燒結(jié)獲得LCPO涂層。

選擇這種LCPO涂層策略時(shí)有以下幾個(gè)考慮：首先，即使在4.7 V的高電壓下，LCPO也是電化學(xué)穩(wěn)定的。其次，不同于大多數(shù)傳統(tǒng)的涂層方法，熔融的LiPO₃對LCO顆粒表現(xiàn)出良好的潤濕性，這將確保LCO上的完整涂層。第三，原位合成過程中的界面化學(xué)反應(yīng)可以為界面鍵合提供強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力，有利于共格界面相的形成。

圖1. LCO上涂覆的均勻共格LCPO界面相

值得注意的是，第一性原理計(jì)算和HAADF-STEM圖像首次揭示，由于高度的晶格匹配和與基底的強(qiáng)結(jié)合效應(yīng)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的LCPO涂層易于沿LCO顆粒的（010）平面生長。這進(jìn)一步證明了界面處形成的強(qiáng)共價(jià)P-O四面體構(gòu)型有效地緩解了有害的H1-3相，降低了LCO亞表面晶格氧的活性。同時(shí)，在重復(fù)的深度鋰化/脫鋰過程中，共格特性使LCPO在LCO表面上具有更可靠的附著力。

因此，氧釋放、不可逆相變、電解液分解和顆粒破裂得到了很好的抑制。最終，LCPO-LCO||Li電池在4.6 V下循環(huán)300次后表現(xiàn)出87% 的出色容量保持率，并在4.6 V/55 °C或4.7 V/30 °C下仍能穩(wěn)定運(yùn)行。總之，這種晶格匹配生長策略為促進(jìn)高壓LCO等正極材料的實(shí)際應(yīng)用提供了一種新途徑。

圖2. 基于純LCO和LCPO-LCO電極的電池性能

Pushing Lithium Cobalt Oxides to 4.7 V by Lattice-Matched Interfacial Engineering, Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202200197