1.文章背景
镓基金属液体具有较高的理论容量，被认为是一种很有前途的室温液态金属碱离子电池负极材料。然而，由于液态金属的体积膨胀和SEI的不稳定，极大地限制了碱离子电池液态金属负极的电化学性能，特别是循环稳定性。
因此，制备具有优异循环稳定性的室温液态金属负极碱离子电池，通过原位电镜研究镓基液态金属纳米颗粒在锂化/去锂化反应过程中的形态变化和相变，仍然是提高其应用可能性的关键。
2.文章重点
福耀科技大学蒋建中教授课题组长期从事镓基液态金属材料方面的研究工作，本项目是镓基液态金属材料在碱金属离子电池方面的应用，福耀科技大学黄成浩助理研究员等人利用两步合成法合成了制备了具有核壳结构的原位碳包覆共晶EGaIn@C 纳米颗粒。这种核壳结构具有三个特点：(1) EGaIn@C 纳米颗粒的原位封装避免了颗粒的团聚，从而提高了碱离子电池活性材料的利用率；(2)特殊的碳包覆核壳结构完美地适应了纳米颗粒的体积膨胀，保证了SEI膜和电极材料在循环过程中的稳定性；(3)碳包覆表面具有比Ga2O3氧化物膜和表面活性剂更高的导电性，有利于电化学反应过程中锂离子的快速迁移和均匀分布。
此外，进一步与燕山大学黄建宇教授课题组合作完成原位透射电镜测试，通过原位TEM纳米电池实验，实时观察了EGaIn@C 纳米颗粒在锂化/去锂化过程中的形态变化和相变化。该文章发表在国际顶级期刊Advanced Materials上。福耀科技大学助理研究员黄成浩为本文第一作者。
3.图文解析
图1. (a) EGaIn@C纳米颗粒的制备工艺示意图。(b) EGaIn@C-4 纳米颗粒的SEM图像和(c)尺寸分布。(d) EGaIn@C-4 纳米颗粒的TEM图像，(e)高倍TEM图像，(f) SAED图，(g) Ga, In和C的EDX图。
图2. (a) EGaIn@C LMNPs样品的XRD谱图。(b) EGaIn@C-4的XPS全谱。(c) C 1s，(d) Ga 2p, (e) In 3d和(f) N 1s的高分辨率XPS光谱。
图3.不同碳含量的EGaIn@C复合材料的(a)倍率性能，(b)在1A g−1下的循环稳定性测试和(c) EIS测试。EGaIn@C-4负极的电化学性能: (d) CV曲线，(e)不同倍率下的充放电曲线，(f)不同循环次数下的电位与比容量曲线，(g) 1 A g−1时的循环稳定性，(h)不同扫描速率下的CV曲线，(i) b值，(j) 1 mV s−1时的赝电容贡献，(k) EGaIn@C-4阳极在不同扫描速率下的赝电容贡献。
图4. 图4. 原位透射电镜图像显示了EGaIn@C-4纳米颗粒电极在以锂金属为对电极时的形态演变和自愈过程。(a-d) 在-0.5 V下的锂化过程(形貌畸变)和(e-h) 1.0 V下的去锂化过程(自愈过程)。(i-viii) EGaIn@C-4电极对应的SAEDs分别如(a-h)所示。(a-h)中的圆圈表示拍摄SAEDs的位置。
图5. (a)不包覆EGaIn 纳米颗粒和(b)碳封装EGaIn@C 纳米颗粒的电化学反应过程示意图。(c) 1C (1C=170 mA g−1)下LiFePO4和LiFePO4‖EGaIn@C-4全电池的循环性能。
4.作者介绍
通讯作者：蒋建中教授，2024年-至今福耀科技大学材料科学与工程学院院长，博士生导师。2004年加盟浙江大学材料学院任教授、博导并荣获国家自然科学杰出青年基金；2006年荣获教育部长江学者特聘教授；2009年获教育部高校优秀科研成果自然科学一等奖（第一完成人）；2011年担任科技部973项目首席科学家；2012年培养了一篇全国百篇优秀博士学位论文；2014年入选国家“百千万工程”；2016年获得国务院特殊津贴。曾负责主持科技部国家重点研发项目、973和863项目、国家自然科学基金委重大、重点、面上和主任基金项目，中德重大国际合作项目，浙江省科技厅重大、重点等项目。主要研究方向：金属液体、块体金属玻璃、金属玻璃薄膜、同步辐射技术、高熵合金和相变等。在国际期刊Science, Progress in Material Science, Advanced Materials, Science Advances, Matter, Nature Communications, Nano Letters, PNAS, PRL, JACS, Advanced Functional Materials, Acta Materialia, Scientific Reports, APL, PRB等发表论文500余篇，H因子71，引用超过2万次。他是美国内华达里诺大学、日本东北大学、德国乌尔姆大学、德国DESY同步辐射国家实验室、澳大利亚新西南威尔士大学、中国科技大学、厦门大学等高校兼任教授或研究员。
第一作者：黄成浩，福耀科技大学材料科学与工程学院助理研究员。主要研究领域为镓基液态金属在储能和柔性器件中的应用和镍基化合物在水系储能中的应用。目前共发表SCI论文17篇，其中一作/共一身份在Advanced Materials、Journal of Materials Chemistry A、ACS Applied Materials Interface、Carbon等国际高水平杂志发表论文8篇（总影响因子＞80），总引用量＞1000，H因子11。
