朱志然，叶 鹏，刘永超，梁 鑫，孙 毅，项宏发

(合肥工业大学材料科学与工程学院，安徽 合肥 230009)

1 引言

钴酸锂(LiCoO2，简称LCO)的开发利用有力地推动了锂离子电池的商业化[1,2]。如今，尽管磷酸铁锂、锰酸锂、三元(NCM、NCA)等多种锂离子电池正极材料得到了快速发展，LCO凭借自身超高的体积能量密度、优异的电化学性能依旧占据了大部分3C产品(笔记本电脑、移动通讯设备、消费电子)用锂离子电池正极材料市场[3-5]。随着3C产品的更新迭代，消费者对LCO电池的能量密度、充电速度有了越来越高的要求。LCO的理论比容量高达274 mAh g-1，但其实际可利用比容量远低于此(～140 mAh g-1，4.2 V vs. Li/Li+)。提高LCO的应用截止电压，可以使更多的Li+从LCO内部脱出，从而提高其比容量(～185 mAh g-1,4.5 V vs. Li/Li+)，然而高的应用截止电压在提高LCO实际比容量的同时也极大地降低了其使用寿命[6,7]。

引发高电压LCO失效、使用寿命减少的原因众多。首先，更多的脱Li量使得LCO在充放电过程中发生更加剧烈的晶体结构和体积方面的变化：LCO的相变可逆性变差，容量迅速衰减；体积不断收缩膨胀，加速裂纹的产生和扩展，导致LCO粉化，与导电剂、集流体分离造成容量的不可逆损失[8]。其次，高的应用截止电压会加剧界面副反应：电解液不断发生氧化分解，生成不稳定的CEI(Cathode Electrolyte Interface)；LCO表层相由层状结构转变惰性的尖晶石、盐岩结构阻碍电子和离子的传导增加电极极化；Co元素加速溶解并引发晶格氧的释放，对LCO电池的循环稳定性和安全性造成很大的负面影响[9]。

针对高电压LCO的失效原因，主要的改性方法有三种：体相掺杂[10]、表面包覆[11]和高电压电解液添加剂的使用[12,13]。……