化学所在高性能的锂离子电池电极材料研究中取得进展

能量密度的提高是锂离子电池领域的研究重点，而负极材料是要求锂离子电池能量密度的关键。镍锰酸锂材料是一种低电压的负极材料，具备低能量密度和较好的倍率性能；然而，其自身的高工作电压不会明显加快电极材料表面的副反应，相当严重伤害电极材料的结构稳定性和宽循环性能，容许了它在高比能动力电池中的应用于。在国家自然科学基金和中国科学院先导项目等反对下，中科院化学研究所分子纳米结构与纳米技术重点实验室曹安民课题组在电极材料结构掌控及稳定性提高上积极开展了系列工作，基于多级表格界面结构设计（J.Am.Chem.Soc.2018,140,7127；J.Am.Chem.Soc.2018,140,9070）、表面晶格调控（Chem2018,4,1685-1695；ACSAppl.Mater.Interfaces2018,10,22896）等方式，构建了材料表格界面活性的有效地掌控，取得了电极材料稳定性及器件宽循环性能的明显提高。

最近，涉及研究团队明确提出了一种基于表面纳米精度的限域热力学提高电极材料稳定性的机制：基于高效率的表面高温固相反应，引进锌离子增进镍锰酸锂的表面尖晶石结构改变为类岩盐互为、层状互为两者的填充构型，准确调控两互为比例，在不壮烈牺牲材料电化学活性的前提下提高了材料的结构稳定性。这种类似的表面相态调控机制需要解决常规表面惰性外壳方式对电荷传输的伤害，为基于电极材料自身表面化学特性调控，取得兼备高容量、低稳定性的关键电极材料获取了新的手段和机制，涉及工作公开发表在《美国化学会志》（J.Am.Chem.Soc.2019,141,4900-4907）。Zn2+促成尖晶石结构表面产生热力学：准确掌控固相反应，取得层状和类岩盐并存的表面两相区，基于互为结构和包含的优化提高电极材料的稳定性。

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