近日，我校材料科学与工程学院的一项研究成果在《AdvancedMaterials》（IF=19.791）杂志上在线发表。

该研究成果于2017年12月全文正式发表，论文题目为《Origin of Fracture-Resistance to Large Volume Change in Cu-Substituted Co3O4 Electrodes》，该成果是材料学院教师刘和光与美国西北大学材料科学与工程系合作完成的最新研究成果，西安理工大学是该论文的第一作者单位。

以过渡金属氧化物为代表的可进行转换反应的电极材料在循环过程中体积膨胀较大，这极大制约了这类电极材料的应用。据相关文献报道，在过渡金属氧化物中添加第三相元素可以明显提升循环稳定性，但是其机理尚不明确。该工作利用水热合成法合成出Cu元素替代的Co3O4纳米颗粒，并借助insitu、ex situ电子显微镜和第一性原理计算研究了该材料在循环过程中的结构演变。研究发现，该三元金属氧化物在循环过程中形成了高导电的超薄Cu金属纳米框架，该框架可以容纳体积膨胀，而且立方Cu单晶的生长与立方Li2O晶体具有协同生长关系。在充电过程中，部分金属Cu被氧化成与其具有立方晶系到立方晶系取向关系的CuO。而金属Co和氧化物仍为尺寸在5nm以下的纳米簇，并在随后的循环中保持活性。这种自适应体系可以为放电过程中Li2O的形成提供场所，同时也可以增强充电过程中Li2O分解的催化活性。该研究对抑制金属氧化物电极材料在循环过程中的体积膨胀，提高其循环稳定性，促进其实际应用提供了完备的理论支撑。

Cu替代的Co3O4在退锂过程中的结构演变

论文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201704851/full

作者：材料学院