自石墨烯发现以来，单层与几层二维材料成为科学研究和产业应用的持续热点。LiFePO4（磷酸铁锂）材料是1997年Goodenough教授首次发现在锂电池中有优异的性能， 它具有结构稳定、循环可逆性好、安全性能好、环境友好（无毒）等优点， 已经应用在电动汽车动力电池领域，例如比亚迪电动车用的所谓“铁电池”用的电池正极材料就是LiFePO4。
近日，北京大学深圳研究生院新材料学院在潘锋教授的指导下，2014级直博生刘同超和博士后冯炎聪等人与团队的老师和同学合作，在学院前期研究基础上开展对LiFePO4新型方法的研究，在新型合成LiFePO4的过程中，意外发现了一种全新只有单层/双层Fe3(PO4)2·8H2O二维材料，并实现了这种二维材料单双层的可控制备。通过实验和理论计算，他们全面的揭示了单层/双层Fe3(PO4)2·8H2O二维材料的形成机理，即在H2O/乙二醇/晶体界面为模板的可控外延生长。
图1 单层/双层Fe
3(PO
4)
2·8H
2O在H
2O/乙二醇/晶体界面为模板的可控外延生长二维材料的形成机理
这种新型二维材料与碳黑球磨后做正极材料展现出优异的电池性能，0.1C容量可以达到185mAh/g，在10C下循环400次容量仍能保持98%以上，以及20C大倍率充放电时仍有107mAh/g的容量。更有趣的是，在这种二维材料的充放电中，发现了5-10nm的LiFePO4纳米晶晶体。该研究成果发表在最近一期的国际新能源材料顶级杂志 Nano Energy （ doi:10.1016/j.nanoen.2015.10.016，SCI影响因子10.3）上。
该工作的合作者还包括学院兼职教授，如林原教授、美国伯克利国家实验室的Wangli Yang教授、美国阿贡实验室的Khalil Amine教授等。该项工作得到了国家电动汽车动力电池重大专项，广东省引进科技创新团队项目、深圳孔雀计划及深圳市科技创新基础项目等基金的支持。
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：http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221128551500395X
Tongchao Liu, 1, Yancong Feng, 1, Yandong Duan, Suihan Cui, Lingpiao Lin, Jiangtao Hu, Hua Guo, Zengqing Zhuo, Jiaxin Zheng, Yuan Lin, Wanli Yanga, Khalil Amine, Feng Pan*, “Formation of mono/bi-layer iron phosphate and nucleation of LiFePO4 nano-crystals from amorphous 2D sheets in charge/discharge process for cathode in high-performance Li-ion batteries” Nano Energy，2015 （V 18）, Pages 187–195
