［本站讯］近日，山大化学院熊胜林教授课题组在多元过渡金属氧化物的研究中取得新进展，相关研究成果以“Unusual Formation of ZnCo2O4 3D Hierarchical Twin Micrspheres as a High-Rate and Ultralong-Life Lithium-Ion Battery Anode Material”为题在线发表在《先进功能材料》（Adv. Funct. Mater. 2014，24，early view.），第一作者是博士生柏静。
　　近年来，虽然锂离子电池已经在小型的移动通讯工具中得到了广泛的应用，但是由于其负极材料（为石墨基材料）的理论比容量较小（372 mAh g−1），已无法满足日益发展的高储能电源的需求。因此，开发高比容量、长循环寿命和价格经济的新材料替代石墨材料，从而实现锂离子电池性能的提高以满足日益增长的市场需求，已经成为科学家研究的重点。过渡金属氧化物具有较高的理论比容量（800-1200 mAh g−1），被认为是石墨材料的理想替代材料之一。
　　目前，过渡金属氧化物多数采用共沉淀制得碳酸盐-煅烧的方法，只能适用于溶度积常数Ksp相差不大的过渡金属离子，而且该方法制备的目标材料的尺寸多在微米级别，因而对材料电化学性能的提升具有一定局限性。对高比表面积的纳米材料来说，一方面它会增加电极材料与电解液的副反应，使得材料的稳定性变差，材料的晶体结构容易坍塌；另一方面，纳米尺度材料振实密度较低，导致体积能量密度较低，易团聚，电极加工困难等。微纳复合结构可以在规避微米和纳米材料各自缺点的同时，集合两者的优点，兼具振实密度高和扩散路径短的特点，达到提高电极材料综合性能的目的。鉴于此，课题组以多元醇为溶剂，选择性控制合成了ZnCo2O4介孔孪生球和立方块微纳结构；同时系统研究了前驱物孪生球的形成过程，根据不同时间形貌的演化，提出了“多步分离-原位溶解重结晶”的晶体生长机制。作为锂离子电池负极材料，该材料展现出了优越的倍率性能和循环性能。正如本文审稿人所说，作者提出并发现了一个有趣而新颖的形成机理，而且目标产物显示了优异的电化学性能。如ZnCo2O4孪生球在10 A g−1 的电流密度下其容量为790 mAh g−1，在长循环测试中，5 A g−1 的电流密度下循环2000圈，其可逆容量可以保持在550 mAh g−1，显示了潜在的应用前景。
　　此外，课题组结合溶剂热/回流法在材料结构控制方面的优势，以“前驱物模板合成”的原位自牺牲模板的路线合成了Co3O4/rGO/CNTs、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、MnCo2O4、CoMn2O4、Mn1.5Co1.5O4、NiCo2O4等多种结晶性好、电化学性能优异的二元/三元过渡金属氧化物分级微纳结构。部分研究成果发表在（Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 2560-2566.）、Chem. Eur. J.（2013，19, 11310-11319.）、Nano Energy（2013, 2, 1249-1260.）、Nanoscale (2013, 5, 2045-2054.; 2014, 6, 3268-3273.)，J. Mater. Chem. (A) (2012, 22, 23254-23259/14276-14283.; 2013, 1, 10985-10990/15292-15299.)，ACS Appl. Mater. Interfaces (2013, 5, 981-988.; 2014, 6, 24-30.)等刊物上。课题组的相关工作发表后，获得了研究者的关注和评价，如单分散的NiCo2O4介孔微球在ACS Appl. Mater. Interfaces (2013, 5, 981-988.)发表后，已被引用近30次，并入选高引用次数论文（ISI Highly Cited Papers）。
　　上述系列研究得到了得到科技部973计划、国家自然科学基金、山东省杰出青年基金/面上基金和山大自主基金等项目资助。