厦大杨勇Nano Energy：稳定双电极电解质界面实现4.7V高压 Li||LiCoO2 电池

将截止电压提高到 4.65 V 以上可显著提高 LCO 电池的能量密度，但随之而来的不可逆内部结构劣化和界面上的严重副反应会加速容量衰减。高电压 LCO 电池的应用要求仍然具有挑战性。

在此，厦门大学杨勇团队将三苯基膦硒（TPPSe）作为多功能添加剂参与电解质，可同时构建稳定的负极/电解质相间层（SEI）和正极/电解质相间层（CEI）薄膜，并增强高压 LCO 电池的耐久性。TPPSe 中的特殊 “双酚键”（Sedouble bond）P基团可在正极侧优先氧化形成 SeOx 和磷酸盐，从而提高 LCO 的高压稳定性，并在负极侧还原形成 Li₂Se 和 Li₃P，使锂（Li）金属负极得到很好的保护。

本文通过 XPS、TOF-SIMS、STEM、AFM、DEMS 等方法揭示了其作用机理。此外，在含 TPPSe 的电解液中引入了 10 wt% 的 FEC 和 1 wt% 的 HTCN，大大提高了高压稳定性。正如预期的那样，在超高截止电压（4.7 V）和低 N/P 比（1.19）条件下，Li||LCO 软包电池经过 100 次循环后，容量达到 169 mAh g^-1。

图1. 电池性能

总之，该工作将带有功能性”双酚键”（Sedouble bond）P基团的 TPPSe 成功地应用于高压 LCO 电池的碳酸酯基电解质中。在 LCO 正极侧，TPPSe 可优先参与形成带有 SeOx 和 P-O 基团的CEI，大大减轻了界面副反应，显著抑制了 LCO 晶格中劣质 Co 的溶解和气体产生。在锂金属负极方面，由于由 Li-Se 和 P-Li 物种组成的 TPPSe 衍生富无机 SEI，锂沉积形态更加平滑，锂 CE 值更高。因此，在含有 0.2 wt% TPPSe 的电解液中，锂聚合物电池在充电截止电压为 4.65 V 时的循环性能得到了明显改善（500 次循环后容量保持率为 74.1%）。

此外，在含 TPPSe 的电解液中还添加了 FEC 和 HTCN，以增强锂||LCO 全电池的高压耐久性，并将截止电压升高至 4.7 V，0.2% TPPSe-FH 电解液循环 300 次后，电池容量达到惊人的 155 mAh g^-1。因此，该项工作为开发高价值电解质添加剂和实现稳定LCO 的高压电池提供了前景。

图2.添加FEC，HTCN的电池性能

Additive Evolved Stabilized Dual Electrode-Electrolyte Interphases Propelling the High-Voltage Li||LiCoO2 Batteries up to 4.7V, Nano Energy 2023 DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.109095