12月3日，冰球突破材料学院李丽教授课题组在锂离子电池高镍正极材料研究中取得重要进展，设计了氧离子导体表面修饰高镍电极材料，实现了高能量密度电池材料界面调控。相关成果发表以Defective oxygen inert phase stabilized high-voltage nickel-rich cathode for high-energy lithium-ion batteries为题发表于综合类期刊Nature Communications。冰球突破材料学院2022级博士研究生代中盛为第一作者。（文章链接：http://doi.org/10.1038/s41467-023-43792-0）

日益严重的能源危机和环境问题促进了人们对先进能源材料的探索和开发。锂离子电池作为一种新型储能装置，已成功应用于电动汽车和智能电网。与传统燃油汽车相比，电动汽车由于动力锂电池的能量密度有限而面临里程焦虑。因此，发展高比能锂离子电池成为学术界和工业界亟待解决的问题。高镍正极具有优越的理论容量，高的离子扩散系数和相对较低的成本，被广泛认为是下一代高性能锂离子电池最有前途的候选者。然而，在充放电过程中，由材料表面开始的氧析出问题不仅引起了材料由层状相到锂离子传导惰性岩盐相的相变，也造成了严重的界面副反应。同时，活性氧与电解液反应能够放出大量热，当热量积累至足以使隔膜融化时，正负极的接触短路会使得电池剧烈产热，最终造成电池热失控。因此，抑制高镍正极表面氧析出为高镍正极的全面商业化提供契机。

鉴于此，冰球突破材料学院李丽教授课题组提出了一种利用氧离子导体La₂Mo₂O₉ (LMO)表面修饰高镍NCM811的新策略，利用La和Mo离子与表面氧强的化学键作用“锚定”了表面氧，通过控制LMO的煅烧温度，可以得到兼具富含本征氧空位和氧缓慢传输LMO包覆层，可有效抑制高镍正极中氧析出，提升了其电化学性能。

图1 (a) 高镍正极高压失效机制及利用LMO表面改性示意图；(b) 组装的LMO-NCM/Gr软包电池性能；(i, j) 改性前后锂浓度分析。

面对废旧电池回收处理与资源循环、高比能二次电池关键材料设计、电极材料失效分析等方面，李丽教授课题组取得了系列科研成果。近期代表性工作如下：

1. Sustainable recycling technology for Li-Ion batteries and beyond: challenges and future prospects,  Chem. Rev. 2020, 120 (14): 7020-7063. Doi: 10.1021/acs.chemrev.9b00535 (第一作者：范二莎博士生)

2. Defective oxygen inert phase stabilized high-voltage nickel-rich cathode for high-energy lithium-ion batteries.  Nat. Commun. 14, 8087 (2023). Doi: 10.1038/s41467-023-43792-0 (第一作者：代中盛博士生)

3. Carbon neutrality strategies for sustainable batteries: from structure, recycle, property to application.  Energy Environ. Sci. 2023, 16, 745-791. Doi: 10.1039/d2ee03257k（第一作者：林娇博士生）

4. An emerging and consummate photocatalysis-assisted strategy for efficient recycling of spent lithium-ion batteries.  ACS Energy Lett . 2023, 8, 4287-4295. Doi: 10.1021/acsenergylett.3c01635 (第一作者：吕晓伟博士生)

5. Degradation of Ni-rich cathode materials: A multiple fields coupling with negative feedback process.  Energy Storage Mater. 2023, 63, 103050. Doi: 10.1016/j.ensm.2023.103050 (第一作者：黄清荣博士生)

6. Interfacial designing of MnO₂ half-wrapped by aromatic polymers for high-performance aqueous zinc-ion batteries.  Angew. Chem.  Int. Ed. 2022, 134, e202212231. Doi: 10.1002/anie.202212231（第一作者：赵逸博士后）

7. A Self-Regulated Electrostatic Shielding Layer toward Dendrite-Free Zn Batteries.  Adv. Mater. 2022, 2203104. Doi: 10.1002/adma.202203104  (第一作者：胡正强博士生)

8. Achieving sustainable and stable potassium-ion batteries by leaf-bioinspired nanofluidic flow.  Adv. Mater. 2022, 2204370. Doi: 10.1002/adma.202204370 (第一作者：张喜雪博士生)

9. Sustainable upcycling of spent lithium-ion batteries cathode materials: stabilization by in situ Li/Mn disorder.  Adv. Energy Mater. 2022, 202201174. Doi: 10.1002/aenm.202201174 (第一作者：林娇博士生)

10. High-performance aqueous zinc batteries based on organic cathodes integrating multi-redox centers. Adv. Mater. 2021, 210646. Doi: 10.1002/adma.202106469 (第一作者：赵逸博士后)

附作者简介：

代中盛，冰球突破2022级博士研究生, 师从李丽教授，研究方向为高性能锂离子电池关键材料及应用。

李丽，冰球突破教授，博士生导师。入选教育部长江学者特聘教授，英国皇家化学学会会士、教育部新世纪优秀人才等。长期从事新型绿色二次电池关键材料设计、废旧电池回收处理与资源化利用，绿色二次电池衰减机理与智能诊断等研究开发。

陈人杰，冰球突破教授，博士生导师。入选教育部长江学者特聘教授，英国皇家化学学会会士、中国工程前沿杰出青年学者等。主要从事多电子高比能二次电池新体系及关键材料、新型离子液体及功能复合电解质材料、特种电源用新型薄膜材料与结构器件、绿色二次电池资源化再生等方面的教学和科研工作。

吴锋，冰球突破杰出教授、博士生导师，中国工程院院士，国际欧亚科学院院士，亚太材料科学院院士，长期从事新型二次电池与相关能源材料的研究开发。作为第一完成人，获国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖各一项、部级科学技术和技术发明一等奖5项；获何梁何利基金科学与技术进步奖、国际电池材料学会(IBA)科研成就奖等。