钛镁共掺杂界面修饰策略抑制高压LiCoO2有害相变效应的研究

为解决高压条件下锂钴氧化物(LiCoO2, LCO)材料界面和结构不稳定的问题，研究人员通过一步高温工艺开发了Li3TiMg(PO4)3(LTMP)包覆改性策略。该研究成功将Ti/Mg掺杂至LCO晶格，有效抑制有害相变，使材料在0.1C下展现216.4mAh·g-1的初始放电比容量，1C循环250次后仍保持87.46%容量，为高性能正极材料开发提供了重要指导。

　　

在能源存储技术领域，锂离子电池(LIBs)因其优异的能量密度和循环寿命，已成为便携式电子设备和电动汽车的核心动力源。作为商业化正极材料的标杆，锂钴氧化物(LiCoO₂, LCO)虽然具有高达840Wh kg^-1的体积能量密度，但当充电电压超过4.2V时，会遭遇严重的结构破坏——包括不可逆的O3→H1-3相变、表面氧析出以及钴溶解等问题，这些不仅导致容量快速衰减，还可能引发电池膨胀甚至热失控等安全隐患。

研究团队创新性地采用一步高温工艺，用磷酸钛镁锂(Li₃TiMg(PO₄)₃, LTMP)对LCO进行表面修饰。这种独特的界面工程不仅稳定了表面晶体结构，还通过Ti/Mg双元素掺杂有效抑制了全电压范围内的有害相变。改性后的LCO@LTMP材料展现出卓越的电化学性能：在0.1C倍率下获得216.4mAh·g^-1的初始放电比容量，1C循环250次后容量保持率高达87.46%，即使在5C高倍率下仍能输出115.9mAh·g^-1的比容量。这项工作为开发下一代高能量密度电池正极材料提供了重要技术路线。