物理科学学院李强教授团队在国际权威期刊发表新能源材料最新成果

新闻网讯 近日，物理科学学院磁电化学团队在锂离子电池正极材料研究领域取得重要进展。相关研究成果以“Holistic Inside-Out Reconfiguration of Ni-Rich Cathodes via a Thermally Self-Driven Strategy for Exceptional Chemomechanical Stability”为题在国际权威期刊Advanced Materials发表。学院硕士研究生于海霞（山东大学博士录取）、博士研究生徐淑成、硕士研究生宋鸿渊为论文共同第一作者，陈桂焕老师、李强教授为论文通讯作者，青岛大学为第一通讯单位。

高镍层状氧化物是下一代高比能锂电池的关键正极材料，然而，其在高压工况下长期受困于“力学开裂”与“界面副反应”相互耦合、互为加剧的退化机制，导致电池性能快速衰减。此前，国际主流改性策略多聚焦于材料表面或内部单一尺度的独立优化，难以从根源上破解这一耦合失效难题。针对上述挑战，该团队创新性地利用硝酸钕独特的熔融浸润与可控分解动力学，通过一步热处理，在单个颗粒内部同步实现了从中心空隙、体相晶格到表面包覆层的跨尺度协同重构。研究思路实现了从“被动缓解”向“主动应变工程”的转变：内部构筑的应力缓冲空腔有效调控应力场分布，抑制裂纹萌生；体相中生成的钙钛矿共生相发挥钉扎效应，稳定晶格结构；而表面形成的钙钛矿保护层则显著提升界面化学稳定性。实验结果表明，重构后的正极材料在4.5V高压下经200次循环后，容量保持率高达95.7%；即使在4.6V、45℃的极端工况下，仍表现出优异的耐受能力，成功打破了高能量密度与长循环寿命之间的固有矛盾，为长寿命、高安全锂电池正极材料的设计开辟了新路径。

近年来，磁电化学储能创新团队面向国家“双碳”战略需求，聚焦能源科学前沿与企业关键技术瓶颈，充分发挥物理学学科优势，在基础研究与应用转化方面取得了一系列标志性成果。该工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目的资助，由磁电化学团队联合中国科学院物理研究所、中国科学技术大学理化实验中心等单位共同完成。