我院光电材料和器件团队在锂离子电池正极材料结构设计方面取得重要进展，相关成果以“Ultrafast non-equilibrium phase transition induced twin boundaries of spinel lithium manganate”为题发表于知名材料类期刊《Advanced Energy Materials》上。

具有尖晶石结构的LiMn₂O₄作为一种重要的锂离子电池正极材料受到广泛关注。然而该材料在充放电过程中Mn²⁺的溶解以及Mn³⁺的姜-泰勒效应导致的晶格畸变，限制了其循环稳定性和倍率性能。在材料中引入孪晶缺陷被证明可以有效地提升多种锂离子电池正负极材料的电化学性能。该研究采用Li₂CO₃和Mn₃O₄前驱体，通过高温热冲击（HTS）技术成功制备了具有孪晶缺陷的LiMn₂O₄材料。HRTEM和固态⁷Li NMR证明孪晶缺陷被成功引入到了材料的结构中，且孪晶界面处的Li⁺的比例约为5%。在HTS过程中Li_xMn_yO₄颗粒中局域富锂相以及各向异性的成相过程可能是形成孪晶结构的主要原因。电化学测试表明通过HTS技术制备的具有孪晶缺陷的LiMn₂O₄表现出比传统技术制备的材料更优异的倍率性能。此外，该研究证明可通过HTS实现诸如元素掺杂等传统的改性方案并进一步提高材料的循环稳定性。

本研究与天津大学合作完成，山东科技大学为第一完成单位。我院光电材料和器件团队成员刘瑞和天津大学陈亚楠研究员为通讯作者，丁建旭为共同作者。研究得到国家自然科学基金和青年创新团队发展计划的支持。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202302484