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缺陷工程被證明是通過改善結構穩定性和離子擴散來增強鋰離子電池電化學性能的重要因素。然而，傳統的合成方法流程長且復雜，因此難以有效且輕松地將缺陷引入電極材料中。

在此，天津大學陳亞楠，山東科技大學劉瑞等人報道了一種具有超快加熱和冷卻過程的高溫沖擊技術（HTS），可以在幾秒鐘內將孿晶界（TB）快速引入純相尖晶石LiMn₂O₄中。各種異位技術揭示了超快合成過程中LiMn₂O₄ 的結晶機制。具有 TB 的 LiMn₂O₄表現出比傳統方法更高的倍率性能。

此外，外來元素可以在幾秒鐘內均勻地融入LiMn₂O₄中，從而產生優異的循環性能。例如，2% Ni 摻雜的LiMn₂O₄的初始容量為 121 mAh g^?1，在 1 C 下循環 500 次后容量保持率為 86.5%。

圖1. 結構表征

總之，該工作通過高溫超導技術合成了具有TBs的尖晶石型LiMn₂O₄作為LIBs正極材料。與通過傳統的無TB固態方法獲得的產品相比，該產品表現出更高的可逆容量和更好的倍率性能。本文揭示了高溫超導過程中各向異性相的形成過程，研究了LiMn₂O₄中TBs 形成的原因。

此外，通過高溫超導將Ni作為摻雜元素引入LiMn₂O₄中，通過抑制Mn²⁺的溶解和Mn³⁺的Jahn-Teller效應來改善電化學性能，進一步減少LiMn₂O₄顆粒在循環過程中的裂紋。因此，該項工作為合成具有有益缺陷的電極材料提供了新思路。

圖2. 電池性能

Ultrafast Non-Equilibrium Phase Transition Induced Twin Boundaries of Spinel Lithium Manganate, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202302484

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