复旦大学赵东元院士团队《Matter》：从超管结构演变到锂电性能研究，迈出关键一步！

复旦大学赵东元院士团队在《Matter》发表关于锂电池超管结构演变与性能研究的重要成果，为锂电池领域研究迈出关键一步。 以下是具体介绍：研究背景：随着对锂电池长寿命和高能量密度需求的增加，新型电池负极材料不断涌现。纳米颗粒自组装超晶格材料因优异电子传输性能受关注，其三维紧密堆积晶体结构可抑制电解质与电极材料副反应，利于获得长工作寿命和优异电化学性能。然而，锂电池长期充放电伴随剧烈体积变化，反复锂化和去锂化会破坏电极材料，影响电池性能，检测电极材料结构演化，特别是长周期内活性单元的演化，是该领域长期存在的难题。研究方法与材料制备：赵东元院士团队利用外延自组装方法，以阳极氧化铝（AAO）为模板，油酸(OA)为分散剂稳定分散立方形Fe3O4晶体，随后500℃碳化，除去模板，得到由含碳层Fe3O4晶体为基本单元形成的管状超晶格材料，命名为超管（Supertubes）。研究者以同样方式制备了基于Fe3O4晶体的超棒。材料结构表征：通过相关技术对制备的Fe3O4超管材料进行结构表征，明确了其独特的结构特征。充放电性能测试：将Fe3O4超管及超棒材料用于锂电池中测试充放电性能，结果显示基于Fe3O4超管材料的锂电池充放电性能更佳，这与材料的比表面积有关。在充放电过程中出现再活化、稳定和降解等阶段，对应材料结构变化。研究意义：该工作制备的Fe3O4超管材料可使活性单元独立地参与电化学反应，由于碳层的包覆，该单元仍可保持在长周期内的结构有序，由自身结构的降解反映锂电池在充放电过程中经历的各个阶段，对于人类在锂电池领域的研究迈出了意义重大的一步。