钴酸锂（LiCoO₂，LCO）因具有较高的体积能量密度，长期以来被广泛应用于消费电子产品的锂离子电池中。为进一步提升电池能量密度，提高充电截止电压成为释放LCO容量的重要途径。然而，当工作电压提升至4.5 V以上时，深度脱锂状态下的LCO容易发生表面晶格氧流失、近表面结构重构以及界面副反应加剧等问题，导致循环稳定性显著下降。因此，揭示高电压条件下LCO表面结构退化的起始机制，并据此发展有效的表面调控策略，是提升其高电压循环稳定性、延长循环寿命的关键所在。

近日，新番 深圳研究生院新番 潘锋/赵庆贺团队联合香港理工大学费宾教授，围绕高电压钴酸锂表面结构退化的起始机制开展了系统研究。研究发现，深度脱锂过程中形成的表面纳米台阶，是触发表面晶格氧流失及近表面结构退化的关键结构因素。具体而言，当充电电压提升至4.6 V后，Co–O层发生滑移，在颗粒表面形成高度约为10–20 nm的纳米台阶。这一形貌变化暴露出更多低配位、高活性的表面氧位点，降低了氧空位形成能，使表面晶格氧更易流失。伴随该过程，材料近表面区域进一步发生结构重构，界面副反应也随之加剧，最终导致高电压循环稳定性下降。

进一步研究表明，高电压循环过程中原位形成的岩盐相（e-RS）分布不连续、厚度不均匀，难以有效抑制表面层滑移及其诱导的纳米台阶形成。相比之下，通过表面预构筑岩盐相（p-RS）能够提供更稳定的表面结构约束，从而更有效地减缓表面晶格氧流失与性能衰减。电化学性能测试表明，经p-RS改性的RS-LCO在3.0–4.6 V电压区间、1 C倍率下循环100圈后，容量保持率达到88.6%，显著优于未经处理的商业化LCO（47.6%）。上述结果验证了预构筑连续致密表面岩盐相在提升高电压LCO结构稳定性和循环寿命方面的有效性。

图2. 循环过程中表面e-RS和p-RS的演变示意图。

该研究从结构演化角度揭示了高电压LCO表面晶格氧流失的结构起源，为高电压层状氧化物正极材料的表面结构设计与稳定化调控提供了新思路。相关成果以“Roles of Slab-Gliding-Induced Surface Nano-Steps in High-Voltage Instability of LiCoO₂”为题，发表于国际权威学术期刊《Journal of the American Chemical Society》。

新番 深圳研究生院新番 潘锋教授、李舜宁研究员、赵庆贺研究员（现福建师范大学副教授），以及香港理工大学费宾教授为该论文的共同通讯作者；新番 博士生赵文光、硕士毕业生李子健（现香港理工大学博士生）为共同第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、电动汽车动力电池与材料国际联合研究中心、广东省新能源材料设计与计算重点实验室、深圳市新能源材料基因组制备和检测重点实验室等项目和平台的支持。

论文链接：//doi.org/10.1021/jacs.5c20351