离子交换诱导的LixMgyBOz涂层与增强型体掺杂相结合，实现了快速充电、长循环寿命的高电压LiCoO2电池

《Energy & Environmental Science》：Ion exchange-induced LixMgyBOz coating synergized with reinforced bulk doping enables fast-charging long-cycling high-voltage LiCoO2

高压下锂钴氧正极通过Mg-Na离子交换形成Li-Mg-Na-BO2非晶态表面涂层，提升界面稳定性和锂离子脱嵌动力学，同时掺杂增强体积极限，实现4.7V/5C快充下500循环容量保持82.1%，并成功扩展至商业LCO体系。

　　

在高压条件下（>4.5 V vs. Li⁺/Li），LiCoO₂（LCO）的实际应用受到不可逆结构退化和界面不稳定性的严重限制。在此，我们提出了一种基于计算方法的“占据位点交换”策略，通过Mg–Na离子交换实现了LCO表面强健的Li_xMg_yBO_z（LMBO）非晶涂层的原位自组装。理论计算揭示了这种交换的热力学可行性和界面驱动力，为稳定涂层的自发形成提供了基本见解。在这种结构中，Na掺杂到LCO晶格中可以增强Li⁺的脱插动力学和整体结构稳定性，而LMBO表层通过稳定晶格中的氧原子、减少电解质腐蚀以及防止过渡金属溶解，有效缓解了界面退化。这种协同的体-表面稳定策略使得改性的LCO（N-LCO@LMBO）在4.6 V电压下具有优异的循环稳定性和快速充电性能：在1C电流下经过500次循环后，放电容量达到171.3 mA h g^?1；在3C电流下经过1000次循环后，放电容量仍保持为163.7 mA h g^?1。值得注意的是，本研究首次展示了基于LCO的负极材料能够在4.7 V电压下承受5C快速充电，并在500次循环后仍保持82.1%的容量，为更高电压下的快速充电锂钴氧化物体系树立了新的标杆。此外，采用N-LCO@LMBO和石墨制成的软包电池在3C快速充电条件下初始容量超过400 mA h，并在500次循环后仍保留了92.8%的容量，凸显了其在实际应用中的潜力。基于这些结果，该策略进一步扩展到了商用LCO材料，证明了其通用性和可扩展性。这项工作为通过靶向离子交换机制合理设计稳定层状负极材料开辟了新的途径。