王家钧AEM：表面-体相协同改性助力硫化物基全固态电池4.4V稳定循环！

硫化物固态电解质（SSE）和高压富镍氧化物正极之间的界面稳定性对全固态电池（ASSBs）的电化学性能至关重要，然而通过表面涂层改性来解决界面问题是具有挑战性的。

哈尔滨工业大学王家钧等提出了一种表面到体相的协同改性，即通过结合TiNb₂O₇涂层和Ti掺杂的LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂单晶（DC-TNO@SCNCM）来实现高度稳定的界面。

图1. DC-TNO@SCNCM的表征

具体而言，通过在单晶LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂（SCNCM）的表面引入钛源和铌源，通过典型的湿化学方法进行表面涂层。涂层材料被进一步退火，导致Ti⁴⁺扩散到SCNCM颗粒的内部，从而有效地使SCNCM掺入了Ti⁴⁺。

这里，均匀的TiNb₂O₇（TNO）涂层具有热力学/电化学稳定性和电子绝缘性，可避免SSE的分解。同时，Ti⁴⁺的掺入可以有效地抑制SCNCM在高充电电压下的氧损耗，并阻碍界面上的不良反应。

图2.DC-TNO@SCNCM在4.4 V下的电化学性能

因此，改良后的DC-TNO@SCNCM正极在表面到体相的协同修饰下在4.4V的高截止电压下，循环140次后表现出180.3 mAh g^-1的高放电容量和令人鼓舞的92.2%的容量保持率。

ASSB的卓越电化学性能来自于正极和电解质之间的超稳定界面，它显示出较低的界面电阻和较少的界面侧反应诱导的物种（如S、P₂S_x、SO₃^2-/SO₄^2-、PO₄^3-）的低离子传导性。这是首次在高压硫化物基全固态电池中提出掺杂涂层的协同改性策略。这项工作为构建高电压硫化物基ASSB的高稳定性界面提供了一种新的设计。

图3. 表面-体相协同改性的机理

Surface-to-Bulk Synergistic Modification of Single Crystal Cathode Enables Stable Cycling of Sulfide-Based All-Solid-State Batteries at 4.4 V. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202200682

王家钧AEM：表面-体相协同改性助力硫化物基全固态电池4.4V稳定循环！

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