2492次，88.5%！复旦大学王永刚/夏永姚&西湖大学，联手发表Nature子刊！

在硫化物全固态锂电池中高电压正极材料的应用受到硫化物固态电解质（SSEs）氧化电位限制的阻碍，因此常通过对正极材料进行表面包覆处理，以缓解不利的界面反应。然而，大多数包覆材料也会与硫化物SSEs发生反应，生成电子导电物质，导致界面逐渐退化并引起容量衰减。

在此，复旦大学王永刚、夏永姚，西湖大学朱一舟，台湾科技大学Bing Joe Hwang等人提出了一种在LiCoO₂上包覆Li₂ZrF₆的策略。研究显示，该包覆层与SSEs的反应极小，其分解产物不含电子导电物质。此外，该包覆层还有效缓解了LiCoO₂中层状结构向尖晶石/岩盐结构转变的现象。

基于此，采用Li₂ZrF₆-LiCoO₂的In-Li|Li₆PS₅Cl|Li₂ZrF₆-LiCoO₂全固态电池在25°C下，在高LiCoO₂面质量负载（30.19 mg cm⁻²）和3.9 V截止电压（对应4.5 V vs. Li⁺/Li的电位）条件下，初始面容量可达到5.2 mAh cm⁻²，并且以70 mA/g的倍率进行充放电在1500个循环后容量保持率为80.5%。

图1. In-Li|LPSCl|LZF-LCO和In-Li|LPSCl|LNO-LCO在25°C下的电化学性能

总之，该工作提出了一种LZF保护层包覆LCO，以解决硫化物全固态锂电池（ASSLBs）中正极材料与固态电解质（SSEs）界面的长期挑战。LZF包覆层的厚度为6–13 nm，且在非晶基体中嵌入了一些纳米晶簇。LZF与LPSCl之间具有最小的热力学反应势能及其分解产物的电子绝缘性质，使得LZF保护层在长期循环中保持稳定。

基于此，与LNO相比，LZF保护层在减少具有高电子导电性和低离子导电性高氧化态副产物的积累方面起着更加关键的作用。最终，具有高LCO质量分数（80 wt.%）、较大LCO面积负载量（30.19 mg/cm²）和截止电压为4.5 V（相对于Li⁺/Li）的In-Li|LPSCl|LZF-LCO全固态电池，表现出优异的面容量和良好的容量保持率。

与此同时，LCO负载量为11.58 mg/cm²的全固态电池能够在700 mA/g下提供96.2 mAh/g的比容量，并在2492个循环后保持88.5%的容量。因此，该工作为具有挑战性的4.5V ASSLBs提供了可行的解决方案，为其广泛应用铺平了道路。

图2. PEIS和DRT分析显示不同的阻抗演化过程及热力学和动力学机制

Li₂ZrF₆ protective layer enabled high-voltage LiCoO₂ positive electrode in sulfide all-solid-state batteries, Nature Communications 2025 DOI: 10.1038/s41467-024-55695-9

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