当前，尽管锂离子电池在能量密度方面取得了显著的进展，但潜在热失控带来的安全隐患使得高安全性与高存储容量难以兼得。作为突破锂离子电池瓶颈的下一代锂电池技术，全固态锂电池应运而生。电极材料在锂离子嵌入/脱出过程中不可避免的产生晶格膨胀/收缩问题，会对电极结构，尤其是全固态电池的电极-电解质固-固界面，带来严重破坏。以高容量的层状MoO3正极为例，伴随着锂离子的嵌入/脱出而产生的大幅度晶格变化（~16%）会破坏正极材料的结构，而且正极材料中的大的体积变化可能导致电极-固体电解质界面的破裂，导致大的界面阻抗和电池失效。
针对这一问题，我校材料学院夏晖教授、翟腾教授与中科院物理所苏东研究员合作提出晶格钉扎策略，通过构建MoO3/Mo4O11外延异质结有效抑制了MoO3的晶格膨胀，消除了不可逆相变，构筑了低应变高稳定的全固态薄膜锂电池。该论文研究成果以“Lattice pinning in MoO3 via coherent interface with stabilized Li+ intercalation”为题，发表在《自然-通讯》：Nature Communications, 2023, 14, 6662.（文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-42335-x）。我校为论文第一通讯单位。该研究发现，在材料沉积过程中，可以通过调节氧分压和基底温度来精确控制薄膜的化学组成和钼的氧化态。而通过这一方法制备出的Mo4O11材料在电化学过程中晶格稳定性高。因此他们进一步利用外延生长的策略构筑了MoO3/Mo4O11共格界面。富含该共格界面的异质结构中，α-MoO3 b方向的晶格受到η-Mo4O11在共格界面上的约束，成功抑制了沿b方向的体积膨胀，解决了α-MoO3在嵌锂过程中不可逆相变这一关键问题。显著提高了α-MoO3的Li+储存性能，改善了循环稳定性与倍率性能，实现了钼基全固态薄膜电池超过4000次的稳定长循环。
图 共格界面设计
上述研究成果得到了国家自然科学基金委面上项目、江苏省优秀青年基金等项目的支持。
