锂离子电池由于其高能量密度，长循环寿命，被广泛应用于便携式电子设备，新能源汽车以及大规模储能设施。然而锂离子电池负极材料（如石墨，硅碳等）具有其较低的锂化电位，导致电解液在循环过程中在材料表面持续分解，形成不可逆固态电解质膜，大量消耗电池中的锂，进而使得电池能量密度持续降低，极大程度损害电池循环寿命。因需要此引入额外的锂离子来提升电池能量密度和循环寿命。草酸锂（Li_­2C₂O₄）由于其高理论容量，较低的理论分解电位以及成本，被认为是理想的预锂化剂，然而由于其较高的反应能垒和低固有电导率导致其分解电位高于4.5 V，这严重考验了电解液和电极的耐受性，并极大地影响了电池性能。传统改性策略如引入催化剂或者导电剂等方法可以有效提升材料的导电性，降低材料的分解能垒，进而降低草酸锂的分解电位。然而草酸锂的分解电位始终高于4.0V，远高于商业磷酸铁锂正极材料的工作电位，因此迫切需要引入一种新的催化剂以构建低分解电位草酸锂预锂化剂，以弥补锂离子电池不可逆锂损失，助力电池长寿命循环。

【工作简介】

近日，华中科技大学谢佳教授和霍开富教授等通过构建具有（002）优势晶面二维MoN催化剂，促进Li_­2C₂O₄的低电位分解。氮化钼具有表面钼原子的半填充电子态和超高电子传导性，能有效吸附和催化Li_­2C₂O₄的分解，从而将锂释放反应能垒降低了 46.8%。因此，Li_­2C₂O₄ 的锂释放电位降低到3.9 V。该文章发表在国际顶级期刊Materials Science and Engineering: R: Reports上。吕涂安、钟伟和何仁杰为本文第一作者。

【内容表述】

由于草酸锂本身较低的电子和离子电导率使得其实际分解电位较高。为了降低草酸锂的分解电位，催化剂的选取尤为重要。其不仅需要降低草酸锂的分解活化能，同时本身需要较高的电子电导。本文设计的具有（002）优势晶面的二维氮化钼，其本身具有较高的电子导电性，同时表面Mo原子的3d轨道半填充状态能有效的对草酸锂进行吸附和催化草酸锂分解，使得材料的分解活化能降低，最终制备得到3.9V低分解电位草酸锂催化剂。

核心结论

本文合成了一种具有优势（002）晶面的二维 MoN 催化剂。由于其表面的 Mo 原子处于半填充状态，MoN 催化剂能有效吸附和催化Li₂C₂O_4，Li₂C₂O₄的反应能垒显著降低了 46.8%。此外，它的高电子传导性增强了MoN-Li₂C₂O₄的传导性，使 Li₂C₂O₄的分解电位降至 3.9V。当与 LFP 和 NCM 电极配对时，MoN-Li₂C₂O₄复合材料使石墨 || LFP-L 电池和 SiOx || NCM-L 电池的容量分别提高了5.5%和11%。更重要的是，Li₂C₂O₄诱导了富氟 SEI，从而延长了电池的循环寿命。

【文献详情】

Tuan Lv, Wei Zhong, Renjie He, Feng Zhou, Jingyu Xiang, Kaifu Huo*, Jia Xie*, Low-potential Li₂C₂O₄ prelithiation catalyzed by 2D MoN with dominant (002) crystal face for high-energy lithium-ion batteries, Materials Science and Engineering: R: Reports, 2025, 165, 101014.

https://doi.org/10.1016/j.mser.2025.101014.

【作者简介】

谢佳，华中科技大学教授、博士生导师，国家杰出青年基金获得者，国家高层次人才计划青年项目入选者，科技部重点研发计划和青年973项目首席科学家，英国皇家化学学会Fellow，先进电工材料与器件研究中心副主任，IEEE PES中国区储能材料与器件技术分委会副主席。2002年和2008年在北京大学和斯坦福大学分别获学士和博士学位，曾任美国陶氏化学资深研究员、合肥国轩高科研究院院长。主要从事电化学储能研究，主持储能电池领域重点研发计划、青年973、基金委杰青和联合基金重点等多个国家级项目，以第二完成人荣获国家科技进步二等奖，以第一完成人荣获新疆科技进步一等奖、中国电工技术学会科技进步一等奖和首届青年科技奖。以第一/通讯作者发表SCI论文200余篇，获专利授权100余项。担任《储能科学与技术》编委和Interdisciplinary Materials学术编辑。

霍开富教授，华中科技大学武汉光电国家研究中心教授、博士生导师、“华中卓越学者”首席教授。国家万人计划科技创新领军人才、国家百千万人才、国家有突出贡献中青年专家、国务院政府特殊津贴专家、英国皇家化学会会士、湖北省有突出贡献中青年专家、湖北省新世纪高层次人才、湖北省楚天学者特聘教授和武汉市黄鹤英才。主要从事电化学储能和能源催化研究。主持国家自然科学基金联合基金重点/面上、湖北省技术创新重大项目、湖北省自然科学基金创新群体、湖北省楚天英才创新团队等科研项目20余项，发表SCI论文200余篇，他引16,000余次，H因子为68，授权中国发明专利50余项（其中15项专利实现成果转化）。兼任IEEE PES储能材料与器件分委会常务理事、中国电工技术学会超级电容器与储能技术专委会委员、中国能源学会专家委员会新能源组专家委员、中国复合材料学会矿物复合材料专委会委员。