能量密度的提升是鋰離子電池領(lǐng)域的研究重點，而正極材料是決定鋰離子電池能量密度的關(guān)鍵。鎳錳酸鋰材料是一種高電壓的正極材料，具有高能量密度和良好的倍率性能；然而，其自身的高工作電壓會顯著加速電極材料表面的副反應(yīng)，嚴重損害電極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和長循環(huán)性能，限制了它在高比能動力電池中的應(yīng)用。

在國家自然科學基金和中科院先導(dǎo)項目等支持下，中國科學院化學研究所分子納米結(jié)構(gòu)與納米技術(shù)院重點實驗室曹安民課題組在電極材料結(jié)構(gòu)控制及穩(wěn)定性提升上開展了系列工作，基于多級表界面結(jié)構(gòu)設(shè)計（J.Am.Chem.Soc.2018,140,7127；J.Am.Chem.Soc.2018,140,9070）、表面晶格調(diào)控（Chem2018,4,1685-1695；ACSAppl.Mater.Interfaces2018,10,22896）等方式，實現(xiàn)了材料表界面活性的有效控制，獲得了電極材料穩(wěn)定性及器件長循環(huán)性能的顯著提升。

圖1Zn2+促使尖晶石結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生相變：精確控制固相反應(yīng)，獲得層狀和類巖鹽共存的表面兩相區(qū)，基于相結(jié)構(gòu)和構(gòu)成的優(yōu)化提升電極材料的穩(wěn)定性

最近，相關(guān)研究團隊提出了一種基于表面納米精度的限域相變提升電極材料穩(wěn)定性的機制：基于可控的表面高溫固相反應(yīng)，引入鋅離子促進鎳錳酸鋰的表面尖晶石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轭悗r鹽相、層狀相兩者的復(fù)合構(gòu)型，精確調(diào)控兩相比例，在不犧牲材料電化學活性的前提下提升了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。這種特殊的表面相態(tài)調(diào)控機制能夠克服常規(guī)表面惰性包覆方式對電荷傳輸?shù)膿p害，為基于電極材料自身表面化學特性調(diào)控，獲得兼具高容量、高穩(wěn)定性的關(guān)鍵電極材料提供了新的手段和機制，相關(guān)工作發(fā)表在（J.Am.Chem.Soc.2019,141,4900-4907）。
為何大家會“談氫色變”

其實燃料電池汽車并不是氫第一次使用在人類的交通工具上，早在上世紀四十年代，德國人就在巨型客運飛艇上使用了氫氣，但氫氣在那時并非作為燃料，而是填充在整個飛艇中充當浮升氣體而存在。著名的興登堡號飛艇，是人類歷史上生產(chǎn)的最長的飛行器，它的存在曾經(jīng)是當時德國的驕傲，并且在1936年柏林奧運會上投入到宣傳活動中。