华南理工刘军教授EES：界面原位催化转化集成设计实现全固态电池阴极界面的化学-机械稳定性

主要观点总结

本文研究了全固态锂离子电池中，基于LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 阴极材料存在的电解液-阴极界面问题，如氧气逸出和高工作电压下的副反应。研究人员利用协同的“催化转化”集成机制，通过在高电压操作的LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 （NCM811）上使用功能性聚吡咯（PPy）作为涂层，构建了稳定的阴极-电解液界面（CEI），旨在提高循环过程中的电化学和结构稳定性。通过一系列实验技术和理论分析，深入探讨了PPy涂层对稳定阴极界面的作用机制，并证实了该策略的实际应用潜力。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

高电压层状氧化物阴极材料在Li+传输、能量密度和放电容量方面具卓越特性，被认为是下一代锂离子电池非常有前景的候选材料。然而，在高工作电压和高电流密度下，与卤化物固态电解质匹配时存在阴极-电解液界面问题，导致容量衰减。

关键观点2: 研究目标

本研究旨在通过原位构建稳定的阴极界面相来提高界面兼容性，抑制氧气的释放和晶格氧的演变，从而提高全固态电池的性能。

关键观点3: 研究方法

本研究采用了一种协同的“催化转化”集成机制，通过在高电压操作的LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 （NCM811）阴极材料表面构建富含Li 2 O-LiOH的稳定阴极-电解液界面（CEI）。利用聚吡咯（PPy）作为涂层，揭示了其N-H键能够通过N-H···O氢键相互作用减轻氧气的释放。

关键观点4: 实验结果

聚吡咯环的N-H键通过N-H···O氢键相互作用缓解了氧气的演变。原位生成的富含Li 2 O-LiOH的CEI显著抑制了界面副反应和晶格氧的析出，实现了NCM811阴极在全固态电池中优异的循环性能。

关键观点5: 文章亮点

本研究成功开发了一种通过原位催化转化机制构建稳定阴极界面的策略，显著提高了电池的电化学性能。此外，深入分析了PPy涂层对稳定阴极界面的作用机制，为设计和开发新型高性能全固态电池提供了重要的理论依据和实验指导。

关键观点6: 课题组介绍

广东省先进储能材料重点实验室依托华南理工大学建设，实验室设立制氢与储氢材料、储电材料与新型电池技术等研究方向。实验室拥有先进的仪器设备，固定人员众多，包括高水平的研究团队。实验室与行业龙头企业开展了深度的产学研合作。