4月22日，《Nature Nanotechnology》（IF=37.49，TOP一區）在線發表了層狀金屬氧化物領域取得的研究成果，文章通過實驗和理論計算發現氧離子在層狀氧化物材料中的擴散和激活比現有的認知更容易。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41565-019-0428-8

這項研究成果由物理學院劉利民教授與美國PNNL國家實驗室Chongming Wang教授、北京工業大學閆鵬飛教授等合作，通過系統的透射電鏡表征和第一性原理計算結合獲得。該研究工作得到國家自然科學基金、牛頓高級學者基金、挑戰計劃和北航青年拔尖人才等項目資助。

層狀氧化物正極材料具有很高的能量密度，有望替代目前商業化的正極材料而實現鋰離子電池儲能性能的突破。富鋰層狀正極材料的高容量源自其在充放電過程中激活氧離子的氧化還原，而不僅是利用過渡金屬作為氧化還原粒子。激活氧離子的氧化還原反應需要較高的充電電壓才能實現，因此往往造成嚴重的材料界面衰退現象，其中由材料表面的相變導致的材料界面衰退是一個非常重要的衰退機制。

該研究發現在層狀氧化物中氧的擴散遠比人們想象中的容易，氧離子在電池循環過程中的擴散流失導致材料內部形成了大量的納米尺寸氣泡，同時引發材料晶體結構的相變。這一機制深化了人們對氧離子在層狀金屬氧化物中的產生和擴散規律的理解，為優化鋰離子電池正極材料穩定性提供了重要的研究基礎。

劉利民教授自2017年9月加入北航物理學院以來，在金屬氧化物缺陷領域先后發表了系列研究工作，其中在Nature子刊發表通信作者論文5篇，研究工作受到廣泛關注。2006年獲中國科學院金屬研究所博士學位，導師葉恒強院士。2011年-2017年在北京計算科學研究中心任特別研究員，期間先后入選中組部第二屆“青年qianren計劃”，國家基金委首屆“優青”基金資助。2017.9加入北航物理學院任研究員，博士生導師。2018年獲得中英人才項目英國皇家協會牛頓高級學者基金。課題組主要研究能源材料物理，通過理論計算與實驗相結合探索能源材料設計和服役中的基本物理化學問題。