大连化物所侯广进研究员，ESM：液态电解质诱导二次结晶提高Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3的锂离子扩散速率

第一作者：张宝，周永建

通讯作者：赵侦超*，黄晓*，杨雁*，侯广进*

通讯单位：中国科学院大连化学物理研究所

在过去的三十年里，锂离子电池（LIBs）由于其高能量密度和长循环寿命而在便携式电子设备、电动汽车和储能系统中变得无处不在，为减少碳排放做出了重大贡献。然而，为了进一步提高能量密度并优化各种性能参数，全固态电池的开发以及新型或者传统材料的工程化已成为锂离子电池研究的前沿。尽管取得了显著的进步，但离子电导率不足、晶界电阻和界面稳定性等持续存在的挑战仍然是巨大的障碍。

基于NASICON、LISICON、thio-LISICON和石榴石结构的快速锂离子导体作为正极材料添加剂、固体/混合电解质和隔膜中的关键成分发挥着重要作用，显着增强了液态/全固态锂离子电池的电化学性能。各项研究表明，它们在降低界面电阻和增强界面稳定性方面的功效，从而提高了整体电池性能。虽然这些研究已经认识到离子电导率、晶界电阻和界面稳定性对锂离子电池性能的重要性，但是由于非晶界面结构和本征Li⁺扩散速率测量的困扰，很少有人详细研究晶界电阻。因此，减轻固体电解质的晶界电阻是实现实际锂离子电池应用所需的离子电导率必须克服的关键挑战。

近日，中科院大连化学物理研究所侯广进研究员、中国石化（大连）石油化工研究院有限公司杨雁资深工程师、深圳大学黄晓博士和浙江师范大学赵侦超教授合作，在国际知名期刊Energy Storage Materials上发表题为“Enhancing Li-ion Diffusivity of Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃ through Liquid-Electrolytes-Induced Secondary Crystallization”的文章。该文章提出了一种新策略，通过液态电解质诱导的二次结晶来提高Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃（LATP）的本征锂离子扩散速率并降低其晶界电阻。

固态电解质（SEs）为提高锂离子电池的能量密度和安全性提供了有希望的途径。然而，晶界电阻仍然是影响锂电池性能的重大障碍，尤其是在使用粉末形式的SEs时。研究人员介绍了一种通过液态电解质（LEs）诱导的二次结晶来降低Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃（LATP）中晶界电阻的新方法。通过将纳米级LATP粉末浸入LiPF₆/碳酸酯LEs中，在环境条件下，几分钟内就会快速聚集并重结晶成块状微米级颗粒。这种二次结晶过程改变了LATP体相中的锂分布，大大降低了晶界电阻并提高了锂离子扩散速率。因此，使用LiPF₆电解质组装的LATP改性商用LiNi_0.89Co_0.07Mn_0.04O₂阴极在4C下可提供105.4 mAh g^-1的出色放电容量，明显优异于裸电极的44.7 mAh g^-1。重结晶的LATP增强了正极材料内Li⁺离子的传输性能和路径，尤其是在高电流密度下。多核和多维固体核磁共振（NMR）分析表明，LiPF₆电解质水解释放出的活性F-离子充当矿化剂，促进LATP晶粒的快速聚集和二次生长。研究人员的结果强调了使用LEs进行二次结晶的有效性，这是一种有前途的策略，可以消除晶界电阻并促进SEs中的快速锂离子传导，从而提高LIB性能。

Enhancing Li-ion Diffusivity of Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃ through Liquid-Electrolytes-Induced Secondary Crystallization

侯广进，中科院大连化学物理研究所首席研究员，博士生导师，入选国家中组部高层次人才引进计划，国家杰出青年科学基金获得者。2007年于中国科学院武汉物理数学研究所获得理学博士学位，师从我国著名波谱学家叶朝辉院士和邓风研究员。2007至2011年先后在德国马普高分子研究所Spiess教授研究组和美国特拉华大学Polenova教授研究组从事博士后研究工作；2011年被特拉华大学聘为二级副研究员；2012年晋升为磁共振谱学研究员。2017年全职回国加入中科院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室，聘为研究员，任固体核磁共振及前沿应用研究组组长。侯广进研究员长期从事固体核磁共振方法学的发展和多种材料体系结构及动力学的应用研究工作，聚焦核磁新技术开发及催化/能源化学应用研究，已在Science、Nature Catalysis、Chemical Rviews、Proc. Natl. Acad. Sci.、J.Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nature Communications、Acc. Chem. Res.、Environ. Sci. Technol.等学术期刊上发表论文150余篇。目前担任国际磁共振协会ISMAR学术委员会委员，中国物理学会波谱专业委员会委员，以及Journal of Magnetic Resonance，Solid State Nuclear Magnetic Resonance，Magnetic Resonance Letters，波谱学杂志，结构化学等学术期刊编委。

固体核磁共振与催化化学研究组 (dicp.ac.cn)

中科院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室侯广进课题组研究方向是固体核磁共振波谱学和能源材料，招聘副研究员，助理研究员，博士后，研究生及联合培养研究生。该课题组具有优良的团队研究基础和实验条件，实验室主要核磁共振谱仪包括：Bruker固体600兆1台，Bruker液体400兆1台，Bruker固体400兆2台，Bruker固体800兆1台。