【固态】Sci. Adv.：消除富锂锰基正极中界面的含氧降解助力全固态锂电池

在追求能量密集型全固态锂电池（ASSBs）的过程中，富锂锰基氧化物(LRMO)阴极提供了一条令人振奋的前进道路，具有意想不到的高容量、低成本和优异的可加工性。然而，LRMO/固体电解质界面降解的原因仍然是个谜，这阻碍了LRMO基ASSBs的应用。

近日， 清华大学张强教授，Chen-Zi Zhao 提出了一种有效的工程策略来定制LRMO材料(Li _1.2 Mn _0.54 Co _0.13 Ni _0.13 O ₂ )，通过在表面结合亚硫酸盐(SO ₃ ^2- )并同时与无定形硫酸锂形成高离子传导路径。用稳定的聚阴离子取代弱键合的表面氧，可以通过在充电过程中将O ₂ 的电荷补偿转移到SO ₃ ^2- 来防止表面氧的过度氧化。

文章要点

1 ） 由于稳定的界面和有利的离子传输网络，基于改性Li _1.2 Mn _0.54 Co _0.13 Ni _0.13 O ₂  (S-LRMO)正极的ASSB可以提供高比容量（在1.1和2.9 mAh cm ^-2 下分别为248和225 mAh g ^-1 ）和ASSBs中高达4.6 V的优异长期循环稳定性 (室温下以1.0 C的速率循环300次后，容量保持率约为81.2%)。

2 ） 在原位恒电流电化学阻抗谱(GEIS)和弛豫时间分布(DRT)技术的基础上，辅以X射线光电子能谱(XPS)、X射线吸收谱(XAS)和飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)的表征和分析，首先根据固态LRMO正极的充电状态(SOC)揭示了界面动力学和界面化学的演变。结果表明，电化学性能的显著提高在于循环过程中稳定的S-LRMO|SE界面和良好的界面电荷转移。

该研究强调了快速界面动力学的重要性，并为合理设计LRMO材料以实现ASSBs的高能量密度和长期循环稳定性提供了有希望的途径。

参考文献

Shuo Sun, et al, Eliminating interfacial O-involving degradation in Li-rich Mn-based cathodes for all-solid-state lithium batteries, Sci. Adv. 8, eadd5189 (2022)

DOI: 10.1126/sciadv.add5189

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add5189