近日，课题组在二次电池电极材料的微观演变机理研究领域取得重要突破，相关研究成果以“In Situ TEM Studies of Tunnel-Structured Materials for Alkali Metal-Ion Batteries”为题，发表于国际知名综合性期刊《Advanced Science》。代书阁副教授为第一作者，曾龙辉教授和王烨教授为共同通讯作者，郑州大学物理学院为第一单位。

碱金属离子（Li⁺/Na⁺/K⁺）在隧道结构材料中的嵌入与脱出过程伴随着复杂的相变和结构演化，直接决定了电池的循环寿命与安全性。传统的离线表征手段难以捕捉充放电过程中的瞬态结构信息。因此，利用原位透射电子显微镜（In Situ TEM）在原子尺度实时观察电化学反应过程，对于揭示电池失效机理和指导材料设计具有重要意义。

图1. 电池中原位透射电子显微镜（TEM）观测技术的发展时间线。

研究人员利用先进的原位电镜技术，实时追踪了离子在隧道结构框架中的迁移路径及引起晶格畸变的动态过程。研究发现，特定的隧道窗口尺寸能够有效缓解离子嵌入产生的应变，从而提升结构的稳定性。该研究从微观视角深入阐释了隧道结构材料的电化学响应机制，为开发高稳定性的二次电池正极材料提供了直接的实验依据。

该项工作得到了国家自然科学基金项目和郑州大学大型仪器设备共享平台的支持。

论文链接： https://doi.org/10.1002/advs.202500513