2020 年 8 月 6 日，由天津师范大学化学学院毛文峰主持的关于霍伯曼球型四氧化三锰 @ 碳纳米管新型复合材料作为锂离子电池阳极材料的研究成果 “ Novel Hoberman Sphere Design for Interlaced Mn₃O₄@CNTArchitecture with Atomic Layer Deposition-Coated TiO₂ Overlayer asAdvanced Anodes in Li-Ion Battery” 被 《 ACSApplied Materials & Interfaces 》接收发表（ ACSAppl. Mater. Interfaces 2020, 12, 35, 39282, DOI: 10.1021/acsami.0c11282 ) 。

近年来，锂离子电池被广泛应用于便携式电子设备与电动汽车等领域，但随着技术的发展，锂离子电池已不能满足日益增长的能量密度的需求。过渡金属氧化物因其超高理论容量和环境友好性常被认为是良好的锂离子电池负极材料。Mn₃O₄具有937mAh g^-1的高理论比容量，低工作电压且对环境友好，成为应用前景巨大的新型负极材料。但是，在循环过程中Mn₃O₄巨大的体积变化会影响其结构完整性和稳定性；同时，在充放电过程中，由于体积变化引起活性物质表面SEI膜破裂，导致活性物质与电解液的损失。以上因素严重影响Mn₃O₄的循环寿命，阻碍其实际应用。

霍伯曼球型四氧化三锰@碳纳米管新型复合材料结构及电化学性能图

本研究通过简单的自组装方法将Mn₃O₄纳米粒子与导电性能良好的碳纳米管进行复合，得到霍伯曼球型的Mn₃O₄@碳纳米管复合物，同时设计微纳米结构，构筑三维导电网络，旨在解决锰氧化物在充放电中存在的体积变化，进一步提高其电化学性能，并且探究材料的生长机理、结构组成以及储锂机制。此外，利用ALD法在Mn₃O₄颗粒表面合成超薄均匀的TiO₂壳，有效地限制SEI的产生并提高其稳定性。本研究所展示的仿生学原位合成方法和ALD涂层技术提供了一种新颖的设计策略，不仅可以实现锂离子电池的高性能阳极材料，而且还展示了其在锂离子电池中的巨大潜力。

该研究得到国家自然科学基金、天津市自然科学基金的资助。论文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.0c11282