能量密度的提升是鋰離子電池領域的研究重點，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，嚴重損害電極材料的結構穩(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用。

在國家自然科學基金和中科院先導項目等支持下，中國科學院化學研究所分子納米結構與納米技術院重點實驗室曹安民課題組在電極材料結構控制及穩(wěn)定性提升上開展了系列工作，基于多級表界面結構設計（J.Am.Chem.Soc.2018,140,7127；J.Am.Chem.Soc.2018,140,9070）、表面晶格調控（Chem2018,4,1685-1695；ACSAppl.Mater.Interfaces2018,10,22896）等方式，實現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+促使尖晶石結構表面產生相變：精確控制固相反應，獲得層狀和類巖鹽共存的表面兩相區(qū)，基于相結構和構成的優(yōu)化提升電極材料的穩(wěn)定性

最近，相關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，引入鋅離子促進鎳錳酸鋰的表面尖晶石結構轉變?yōu)轭悗r鹽相、層狀相兩者的復合構型，精確調控兩相比例，在不犧牲材料電化學活性的前提下提升了材料的結構穩(wěn)定性。這種特殊的表面相態(tài)調控機制能夠克服常規(guī)表面惰性包覆方式對電荷傳輸的損害，為基于電極材料自身表面化學特性調控，獲得兼具高容量、高穩(wěn)定性的關鍵電極材料提供了新的手段和機制，相關工作發(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，是人類歷史上生產的最長的飛行器，它的存在曾經是當時德國的驕傲，并且在1936年柏林奧運會上投入到宣傳活動中。