中国科学技术大学化学与材料科学学院焦淑红

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焦淑红，现任中国科学技术大学化学与材料科学学院副研究员。主要科研方向包括：高比能二次金属电池的研发和高性能电催化剂的设计合成与机理研究。科研工作曾多次发表在Nature Energy, Joule, Adv. Mater., ACS Energy Lett., ACS Appl. Mater. Interfaces, J. Phys. Chem. C, 等杂志。

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钴酸锂（LiCoO2，LCO）作为消费类锂离子电池最常用的正极材料，广泛应用于3C电子设备领域。然而，在4.2V的截止电压下，LCO仅能释放其理论比容量（274mAh/g）的一半，难以满足可移动电子设备日渐增长的能量密度需求。提高截止电压是提升电池能量密度行之有效的策略，但当充电截止电压提升到4.5Vvs.Li/Li+时，将带来一系列的问题与挑战。高工作电压会加剧LCO界面上的电解液的氧化副反应，加剧正极的晶格氧析出和钴离子溶出，继而导致材料内部损伤和裂纹产生，会使得界面副反应持续恶化，大幅缩减电池的循环寿命。优化电解液配方是降低电解液在正极界面反应活性的一种行之有效的策略。相对经济且有效的方法是引入少量的电解液添加剂，通过其牺牲分解达到钝化LCO正极界面的目的。因此，基于实用化的软包电池开发高电压电解液添加剂，并探究其作用机制对于高压锂离子电池研究具有重要意义。

钴酸锂

        中国科学技术大学焦淑红团队联合宁德新能源科技有限公司鲁宇浩博士和北京工业大学闫鹏飞教授研究解析了一种多腈类添加剂——1,3,6-己烷三腈（HTCN）在高电压钴酸锂表面的作用机制，并应用于钴酸锂/石墨软包电池。在4.5V的截止工作电压下，电池体现出优异的循环性能，具备实用意义。通过电子显微镜和元素含量分析，研究表明HTCN添加剂可以有效抑制钴酸锂材料内部裂纹的产生和钴离子的溶出。结合X-射线光电子能谱和理论计算的结果，表明HTCN分子能有效地吸附在LCO表面，并且嵌入CEI，因此可以有效抑制电解液在LCO表面的持续氧化分解，从而显著提升电池的循环稳定性。本研究在分子层面上提供了腈类添加剂作用机制的新认识，为理性设计新型高电压正极添加剂具有一定的指导意义。
        C. Tang, Y. Chen, Z. Zhang, et al. Stable cycling of practical high-voltage LiCoO2 pouch cell via electrolyte modification. Nano Research. https://doi.org/10.1007/s12274-022-4955-5.