近日，理學院物理系上海市高溫超導重點實驗室碩士研究生寧苑傑與合作者在《Chemical Engineering Journal》（中科院一區top期刊）上發表題為《Orientation-dependent Electronic Structure of Li₂WO₄Films Epitaxial Grown on LiCoO₂by Spontaneous Lithiation》的研究論文👩🏿‍💼。文章的合作者有🧙🏼‍♀️🥀：万事平台尹鑫茂教授🧑🏿‍🏫、蔡傳兵教授、張登松教授、袁帥教授🧏‍♀️、孫碩副教授𓀅、曾誌剛副教授及新加坡國立大學陳智新博士等。万事平台為第一完成單位和通訊單位。

氧原子的軌道雜化很難量化，但在工程中卻對許多物理化學系統（如電池）至關重要，如電池和電催化等😉。含鋰過渡金屬氧化物LiCoO₂由於其優良的性能已成為鋰離子電池極有前途的正極材料🎗。然而，由於界面反應和結構損壞帶來的容量衰減和電壓衰減等挑戰阻礙了LiCoO₂在高壓下的性能。通過表面塗層例如過渡金屬氧化物薄膜層可以有效緩解這些問題並提高LiCoO₂電極的性能。其中，Li₂WO₄作為一種具有高離子電導率和低電子電導率的固體鋰離子電解質被發現可以作為LiCoO₂電極的塗層，通過屏蔽電極與液態電解質反應並增強鋰離子擴散的方式提高電極性能🌛。然而由於無定形和復雜的界面環境，對Li₂WO₄特別是單晶薄膜的本質性質研究尚不充分，這可能為鋰電池正極界面研究、氧原子的軌道雜化和提高電極性能提供關鍵線索。

在這篇最新論文中，研究人員通過自發鋰化在LiCoO₂種子層上定向可控地外延生長了Li₂WO₄單晶，並詳細研究了不同晶格取向生長的單晶Li₂WO₄薄膜的電子結構。利用多種光譜學手段，包括：同步輻射X射線吸收光譜(XAS)📴，高分辨率X射線光電子能譜(XPS)和X射線衍射(XRD)等光譜技術，並結合第一性原理計算，發現了單晶Li₂WO₄中O2p和W5d軌道之間的軌道雜化存在明顯的晶格取向依賴性和各向異性🧑🏿‍⚖️。該研究揭示了氧原子的軌道雜化及晶面生長取向在決定和調整單晶Li₂WO₄系統電子結構中的作用，為Li₂WO₄/LiCoO₂界面的機理理解提供了重要的見解🤷🏼‍♂️。此外🏛👩🏻‍🔬，通過這種全面的光譜研究，可以進一步推進全固態鋰離子電池的應用和開發。

本工作得到國家自然科學基金項目(批準號:52172271,12374378,52307026)🌳，國家重點研發計劃項目(批準號:2022YFE03150200)，上海市科技創新計劃項目(批準號:22511100200,23511101600)的資助🪥。近年來，上海市高溫超導重點實驗室在高溫超導關鍵成材技術、超導量子磁通渦旋、超導量子約瑟夫森結型器件、非常規高溫超導、強關聯氧化物電子自旋和超導強電應用等方向上形成了很好的國際化研究氛圍，實驗室青年人才在量子功能材料與高溫超導領域具有很好的國際影響力，近年來主辦國內外學術會議或在重要學術會議上作大會報告20余次，主持或參與國家重點研發計劃🐇、中科院戰略先導專項或上海市重大重點項目👣、國家標準等十多項。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724057887