將截止電壓提高到 4.65 V 以上可顯著提高 LCO 電池的能量密度，但隨之而來的不可逆內(nèi)部結(jié)構(gòu)劣化和界面上的嚴重副反應(yīng)會加速容量衰減。高電壓 LCO 電池的應(yīng)用要求仍然具有挑戰(zhàn)性。

在此，廈門大學(xué)楊勇團隊將三苯基膦硒（TPPSe）作為多功能添加劑參與電解質(zhì)，可同時構(gòu)建穩(wěn)定的負極/電解質(zhì)相間層（SEI）和正極/電解質(zhì)相間層（CEI）薄膜，并增強高壓 LCO 電池的耐久性。TPPSe 中的特殊 “雙酚鍵”（Sedouble bond）P基團可在正極側(cè)優(yōu)先氧化形成 SeOx 和磷酸鹽，從而提高 LCO 的高壓穩(wěn)定性，并在負極側(cè)還原形成 Li₂Se 和 Li₃P，使鋰（Li）金屬負極得到很好的保護。

本文通過 XPS、TOF-SIMS、STEM、AFM、DEMS 等方法揭示了其作用機理。此外，在含 TPPSe 的電解液中引入了 10 wt% 的 FEC 和 1 wt% 的 HTCN，大大提高了高壓穩(wěn)定性。正如預(yù)期的那樣，在超高截止電壓（4.7 V）和低 N/P 比（1.19）條件下，Li||LCO 軟包電池經(jīng)過 100 次循環(huán)后，容量達到 169 mAh g^-1。

圖1. 電池性能

總之，該工作將帶有功能性”雙酚鍵”（Sedouble bond）P基團的 TPPSe 成功地應(yīng)用于高壓 LCO 電池的碳酸酯基電解質(zhì)中。在 LCO 正極側(cè)，TPPSe 可優(yōu)先參與形成帶有 SeOx 和 P-O 基團的CEI，大大減輕了界面副反應(yīng)，顯著抑制了 LCO 晶格中劣質(zhì) Co 的溶解和氣體產(chǎn)生。在鋰金屬負極方面，由于由 Li-Se 和 P-Li 物種組成的 TPPSe 衍生富無機 SEI，鋰沉積形態(tài)更加平滑，鋰 CE 值更高。因此，在含有 0.2 wt% TPPSe 的電解液中，鋰聚合物電池在充電截止電壓為 4.65 V 時的循環(huán)性能得到了明顯改善（500 次循環(huán)后容量保持率為 74.1%）。

此外，在含 TPPSe 的電解液中還添加了 FEC 和 HTCN，以增強鋰||LCO 全電池的高壓耐久性，并將截止電壓升高至 4.7 V，0.2% TPPSe-FH 電解液循環(huán) 300 次后，電池容量達到驚人的 155 mAh g^-1。因此，該項工作為開發(fā)高價值電解質(zhì)添加劑和實現(xiàn)穩(wěn)定LCO 的高壓電池提供了前景。

圖2.添加FEC，HTCN的電池性能

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