锂离子电池（LIBs）使用LiCoO2（LCO）正极和石墨负极，在3.7 V（相对于Li/Li+）下运行，因其优越的体积能量密度、高循环性和高安全性而在电子设备中得到广泛应用。随着对智能便携电子设备需求的快速增长，迫切需要进一步提高便携式电源的体积能量密度。
在此，香港理工大学黄海涛团队提出了一种新型的表面涂层策略。即利用AlPO4-5沸石涂层增强LiCoO2（LCO）正极在4.6 V（相对于Li/Li+）的高截止电压下的稳定性。
研究显示，通过在LCO表面生长具有良好结晶度、有序多孔通道和完全表面覆盖的AlPO4-5沸石保护层，实现了对LCO正极的保护。该策略不仅显著缓解了高压下的相变，还利用其纳米多孔结构实现了快速的Li+扩散，加速了正极/电解液界面上的Li+去溶剂化过程，并增强了氧化还原动力学。结果表明，经过表面工程处理的LCO@Z电极展现出优异的循环稳定性（200个循环后容量保持率为90.3%）和高倍率性能（10C时为108.2 mAh g−1）。
图1. 概念设计与制备
总之，该工作采用AlPO4-5沸石涂层实现了LCO正极在4.6 V（相对于Li/Li+）高截止电压下的稳定性增强。研究显示，LCO@Z中的稳定性归因于多功能涂层层，该层有效地建立了快速的Li+去溶剂化和扩散路径，减轻了高压下的不可逆相变，并在长期循环中保护了结构和表面免受退化。
基于此，LCO@Z在1C倍率下经过200个循环后展现出卓越的容量保持率，达到90.3%。因此，该工作为设计基于沸石涂层的先进正极材料提供了宝贵的见解，为未来表面工程策略的发展开辟了新的可能性。
图2. 电化学性能
Multifunctional zeolite film enables stable high-voltage operation of LiCoO2 cathode, Energy & Environmental Science 2024 DOI: 10.1039/d4ee04370g
