他，「国家杰青」，曾任985院长，博士毕业5年，破格升教授，最新AM！

第一作者：Jiawei Luo

通讯作者：胡文彬，陈亚楠，丁佳

通讯单位：天津大学

胡文彬，1994年获中南大学有色金属冶金专业博士学位，同期到上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室从事博士后科研工作。1996年5月出站后留在实验室工作并晋升为副教授，1999年破格晋升为教授，曾获上海市优秀学术带头人、曙光学者，教育部新世纪优秀人才。2014年任天津大学材料学院院长、教授、博导。在Nature Energy、Nature Communication、 Chem. Soc. Rev.、 Adv. Mater.、JACS、Angew. Chem.、Adv. Energy Mater.、ACS Nano、Nano Energy、Chem. Mater.、J. Mater. Chem. A、J. Power Sources、Corrosion Sci. 等学术期刊发表SCI收录论文600多篇，被SCI他引超过25000次，2021-2023年连续入选科睿唯安高被引科学家，出版著作或教材4本。

（来源：https://mse.tju.edu.cn/info/1141/1486.htm）

丁佳，天津大学材料科学与工程学院教授/博导，主要从事能源存储与转换关键材料与器件的应用基础研究。现已在Nature Energy、Nat. Comm.、Chem. Rev.、Adv. Mater.等期刊发表论文80余篇，以第一/通讯作者在Nat. Comm.、Chem. Rev.、Adv. Mater.(4)、Energy Environ. Sci.(2)、Adv. Energy Mater.(5)、Angew. Chem.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、ESM、Nano Energy等期刊发表研究论文40余篇，论文引用9000余次，9篇ESI高被引论文，2篇ESI热点论文。获美国和中国授权专利5项，专利转让1项。出版专业教材1部。兼任Carbon Energy、Acta Phys-chim Sin. Chi. Chem. Lett.等多个国际知名期刊青年编委。

（来源：https://mse.tju.edu.cn/info/1141/1942.htm）

陈亚楠，天津大学材料学院“英才计划”英才副教授、特聘研究员、博士生导师；承担/参与基金委重大研究计划，科技部重点研发计划，国家科技基金等多项课题。担任国家自然科学基金，瑞士科学基金，中国科协青年托举项目，科技奖励，工信部创新创业大赛等评审专家。担任多种国际著名学术期刊，如Chemical Reviews、Nature Sustainability、Nature Comm.、Science Advances、Matter、Adv. Mater.等40多个学术期刊的审稿人。中国最大的科技传播平台”科研云”发起人。

论文速览

本论文探讨了商业化正极材料LiFePO₄（LFP）在快速充电条件下的应用限制，这主要由于锂离子沿[010]方向的各向异性一维通道跳跃。研究者采用超快速非平衡高温冲击（HTS）技术，可控地在LiFePO₄晶格中引入Li-Fe反位缺陷和拉伸应变。这种设计将应变场对性能影响的研究从理论计算扩展到实验层面。

Li-Fe反位缺陷的存在为Li⁺提供了从4a位的边共享八面体跨越ab平面到4c位的角共享八面体的新扩散通道，与[010]方向不同。同时，拉伸应变场的存在降低了这一新的二维扩散路径的能量势垒。

通过电化学实验和第一性原理计算，研究表明Li-Fe反位缺陷和晶格应变的独特多尺度耦合结构促进了Li⁺的各向同性二维通道跳跃，带来了优异的快速充电性能和循环稳定性（在10C的条件下2000个循环后容量保持率为84.4%）。这种通过多尺度耦合加速Li⁺扩散动力学的新机制可以指导高倍率电极的设计。

图文导读

图1：非平衡态（H-LFP）和平衡态（F-LFP）煅烧中 Li⁺的扩散。

图2：通过原位高温同步辐射衍射（HTSRD）技术追踪非平衡高温冲击过程中的结构演变。

图3：Li-Fe反位缺陷的分布，以及晶格中应变场的分布。

图4：H-LFP、F-LFP和C-LFP在半电池中的电化学性能。

图5：多尺度耦合结构对Li⁺扩散的影响，以及通过GITT定量评估了电极材料在充放电过程中的Li⁺扩散系数。

总结展望

本研究通过非平衡高温冲击技术成功地在LiFePO₄晶格中引入了Li-Fe反位缺陷和拉伸应变，形成了促进Li⁺各向同性二维扩散的多尺度耦合结构。这一结构显著提高了材料的快速充电性能和循环稳定性，为设计新型高倍率锂离子电池正极材料提供了新思路。未来的工作可以进一步优化HTS工艺参数，探索更多具有类似效应的缺陷和应变组合，以及将这种策略扩展到其他类型的电极材料中。

文献信息

标题：Coupling anti-site defect and lattice tensile stimulates facile isotropic Li-ion diffusion

期刊：Advanced Materials

DOI：10.1002/adma.202405956

原创文章，作者：wang，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2024/06/08/2853bb9419/

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