尖晶石LNMO由于具有高电压和高能量密度的特点而引起了锂离子电池领域的广泛关注。然而，LNMO仍然面临容量快速衰减的问题。不稳定的表面结构极大影响了LNMO的结构稳定性。目前，已经报道了一系列的策略来改善循环性能，例如离子掺杂、表面包覆和晶面调制等。虽然这些策略有利于减缓相变和保护正极材料，但是没有从内在的角度来解决问题。表面氧空位极大影响了材料的结构稳定性。高氧空位浓度会造成表面重构，导致电池极化加剧，性能迅速下降。因此，降低表面氧空位浓度显然是稳定LNMO材料的关键。表面氧空位浓度随煅烧温度和时间的增加而增加，因此通过缩短煅烧时间来降低表面氧空位浓度是可行的。目前，传统的煅烧方法仍需要十小时以上的合成时间。因此，采用简便的策略在极短的时间内合成LNMO材料是有必要的。

长时间煅烧导致材料表面氧空位过多，表面发生重构，循环性能变差。因此我们利用非平衡的高温热冲击（HTS）方法，合成了尖晶石LNMO材料。短时间高温烧结减少了表面氧空位浓度，提高了材料表面结构的稳定。

通过HTS在几十秒内合成了LNMO。较短的烧结时间降低了表面氧空位浓度，有利于获得稳定的晶体结构。HTS-LNMO在0.1C下的初始容量为127 mAh g⁻¹，在1C下循环300圈后容量保持率为81.6%。此外，样品在低温下表现出优异的性能。初始容量达到室温的80%，初始库仑效率为93.8%，在1C下循环400圈后几乎没有容量衰减。该研究提供了一种简单可行的策略来降低LNMO材料的表面氧空位浓度，提高其循环稳定性。

图1.高温热冲击法与传统方法合成LNMO的示意图。

图2.(a)HTS-LNMO的XRD图谱，(b)高温热冲击过程的XRD图谱，(c)HTS-LNMO的拉曼光谱，HTS-LNMO的(d) Ni 2p XPS光谱，(e) Mn 3s XPS光谱，(f) O 1s XPS光谱。

图3.(a) HTS-LNMO的HRTEM图像，(b) TF-LNMO的HRTEM图像，(c, d) HTS-LNMO在[1  0]方向的HRTEM图像和SAED图，(e) HTS-LNMO的Mn、Ni和O元素分布。

图4.(a-d) HTS-LNMO的HAADF-STEM图。(e-h) TF-LNMO的HAADF-STEM图。

图5.HTS-LNMO and TF-LNMO 的 (a) 0.1C首圈充放电曲线，(b) dQ/dV曲线，(c) 1C循环性能，(d) HTS-LNMO//石墨0.1C首圈充放电曲线，(e)HTS-LNMO//石墨1C循环性能，(f) 低温下HTS-LNMO0.1C首圈充放电曲线，(g)低温下HTS-LNMO 1C循环性能。

陈亚楠，天津大学“英才计划”特聘研究员，博士生导师，清华大学“卓越学者”，中国科协青年人才托举项目入选者。主要从事新型材料制备及其在能源中的应用，师从马里兰大学胡良兵教授，清华大学王宏伟教授，天津大学胡文彬/邓意达教授团队。2016年，陈亚楠与胡良兵教授首次提出高温热冲击概念，并开创了基于高温热冲击概念的纳米材料超快合成这一新兴研究领域。目前研究兴趣包括：高温热冲击技术（HTS）、纳米材料超快速合成（纳米制造）、亚稳态材料宏量制备、能源存储（锂/钠离子电池）、能源转换（绿氢及燃料电池）、以及人工智能与交叉科学方向。现已在Nature Energy、Nature Comm.(2)、Adv. Mater.(6)、JACS(3)、Angew.Chem.等高影响力期刊上发表研究论文100余篇，论文引用7000余次。主编中文专著《微纳新能源材料超快制备》，英文专著《High Temperature Shock Technology》。授权国家发明专利、美国发明专利10余项，专利转化多项（转化金额400万）。担任中国材料研究学会副秘书长，副主任；中国科技期刊卓越行动计划SCI期刊Progress in Natural Science-Materials International副主编，中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊IntelliSys副主编，ChineseChemical Letters，JMST，Chinese Journal of Catalysis等期刊编委或客座编辑。中国最大的科研科技传播平台“科研云”发起人。课题组主页http://www.nanochen.com/。

许运华，天津大学材料科学与工程学院教授。2002年毕业于郑州大学，获应用物理学学士学位；2008年在华南理工大学获得材料物理与化学博士学位，博士学位论文被评为2010年度全国优秀博士学位论文。2006年在加州大学圣芭芭拉分校做交换学生，之后先后在美国加州大学圣巴巴拉分校、美国马里兰大学和美国爱荷华州立大学从事有机光电材料、储能材料和器件等方面的研究工作。目前主要从事电化学储能材料与器件的研究，包括锂-硫电池、钠/钾离子电池、锂-有机电池及电池电化学过程等。近年在国际学术期刊上发表论文20余篇，主要有钠离子电池（Adv. Mater., 2019, 1904771、Adv. Energy Mater., 2018, 8, 1703217、Energy Storage Mater. (2018, 13, 274; 2019, doi.org/10.1016/j.ensm.2019.10.006）ACS Appl. Mater. Interface, 2018, 10, 41380）、钾离子电池（Adv. Funct. Mater.（2016, 26, 8103; 2019, 29, 1807137）、ACS Nano（2019, 13, 2536; 2019, 13, 745）、Small, 2018, 14, 1802140、J. Mater. Chem. A, 2017, 5, 19237、ChemSusChem, 2018, 11, 202; J Phys. Chem. C, 2017, 121, 125652）、锂硫电池（Adv. Mater., 2018, 30, 1804581、ACS Appl. Mater. Interface, 2019, 11, 10624、J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 17977）、锂有机电池（Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1705432; ACS Appl. Mater. Interface, 2019, 11, 42305）等。

Jiang H, Zeng C, Zhu W, et al. Boosting cycling stability by regulating surface oxygen vacancies of LNMO by rapid calcination. Nano Research https://doi.org/10.1007/s12274-023-6076-1.