南理Adv. Sci.:O2型氧堆积抑制Co溶解以稳定水电解质中的层状结构

水系锂离子电池(ALIB)由于水系电解质的高安全性、不可燃性、环境友好性、高离子迁移率和低成本等优点，最近引起了广泛关注。O3型层状正极材料具有高能量密度，其以成功应用在有机电解质锂离子电池中。但是，O3型层状正极材料在水性电解质中的短循环寿命阻碍了它们在水性锂离子电池(ALIB)中的实际应用。

基于此，南京理工大学夏晖和朱俊武等报道了不同结构O3-LCO和O2-LCO的层状钴酸锂多晶型物在水性电解质中的稳定性，并证明了层状LiCoO₂在水性电解质中的结构稳定性可以通过将氧堆积从O3改变为O2来显着提高。

实验结果显示，O3-LCO表现出快速的容量衰减，这是由于在循环过程中与Co溶解引发的颗粒表面即时层状到尖晶石相变。相比之下，O2-LCO很好地保持了其层状结构，在循环过程中抑制了Co溶解，从而显着延长了在水性电解质的循环寿命。

当在水性电解质中循环时，两种层状结构都会发生质子化，并且H-O键的形成会削弱相邻的Co−O键，从而增加结构不稳定性，同时增加Co迁移概率。随着Co-O键长的缩短，O2-LCO对亲电质子攻击的抵抗力显着提高，并且在八面体中增强了Co限制能力。

因此通过改变氧的堆积顺序，可以设计阳离子之间的共享面局部配置，以进一步阻止Co迁移到Li层，从而有效地抑制层状到尖晶石的相变，这为设计具有高能量密度和长循环寿命的ALIB层状正极材料提供了指导。

Stabilizing Layered Structure in Aqueous Electrolyte via O₂-Type Oxygen Stacking. Advanced Science, 2022. DOI: 10.1002/advs.202202194