可充電鋰電池是現代社會中最實用、應用最廣泛的便攜式和移動設備電源。控制電子和離子電荷在固體材料中的傳輸和積累一直是可充電鋰電池的關鍵。鋰離子在電極材料中的運移和積累是一個擴散過程，由鋰離子的濃度分布和電極材料的內在結構決定，迄今為止還沒有受到外力的操縱。
五邑大學柔性傳感材料與器件研究開發中心羅堅義教授、唐秀鳳副教授課題組報道了鋰離子在金屬氧化物中的可控二維運動和再分配的實現。該設計基于鋰插層金屬氧化物和液體電解質之間的固液界面，以及由恒定電流產生的磁場，這被稱為“電流驅動模型”。圖1為實現鋰離子在金屬氧化物中可控二維運動的方案示意圖。
▲圖1 電流驅動模型（以鋰離子為例）
“電流驅動模型”首次實現了外力控制鋰離子在金屬氧化物中二維運動。圖2為鋰離子在WO3中可控二維運動的實驗過程和現象，P0、P1、P2、P3分別對應于WO3膜的原始狀態、Z移動狀態、R-L移動狀態和20min自擴散狀態的整個過程示意圖。四種工藝對應的WO3膜光學照片L代表左，M代表中，R代表右。L、M、R分別為薄膜透射率監測區域。
▲圖2 鋰離子在WO3中可控二維運動的實驗過程和現象
該工作提出了一種迄今為止首次通過外力對離子在二維空間的可控操縱，這是一種厘米尺度的控制，是由基于“電流驅動模型”的磁場實現的。這項工作為構建安全、高容量的可充電鋰電池提供了額外的見解。
以上成果以“Controllable two-dimensional movement and redistribution of lithium ions in metal oxides”為題發表在國際同行評議的多學科開放獲取期刊Nature Communications上這項研究工作是在五邑大學柔性傳感材料與器件研究開發中心、五邑大學應用物理與材料學院共同協作下進行的，文章的通訊作者是五邑大學羅堅義教授，第一作者是五邑大學唐秀鳳副教授，第二作者為五邑大學應用物理與材料學院2020屆本科生陳國新。
附文獻及DOI號：
Controllable two-dimensional movement and redistribution of lithium ions in metal oxides.
DOI：10.1038/s41467-019-10875-w
