2026 年 10 月 23 日
富锂正极材料被视为下一代电池技术的有力候选者，其电荷存储能力显著高于当前电动汽车及消费电子产品中广泛使用的材料。由于正极容量直接决定电池的能量上限，这类材料有望大幅提升能量密度，从而延长手机、笔记本电脑和电动汽车的单次充电续航时间。
然而，富锂阴极长期面临一个结构性难题：在充放电循环过程中，过渡金属离子（如镍和锰）容易从晶体结构的原始位置发生漂移。这些迁移的离子会阻碍锂离子传输所需的通道，导致离子运动减缓，并引发不可逆的性能衰减。
反直觉策略：主动引入结构无序
传统解决方案通常致力于维持阴极内部高度有序的晶体结构以抑制离子迁移。韩国汉巴特国立大学材料科学与工程系的 Kyojin Ku 教授团队则探索了一种相反的路径：通过故意破坏原子排列来优化性能。
该研究聚焦于 Li1.2Ni0.4Mn0.4O2 这一特定化合物。在常规状态下，这种材料形成整齐的分层结构，其中过渡金属离子占据独立的平面。研究团队采用高能量球磨法，利用两种结构相容的分层起始材料，成功制造出具有所需“混乱”形态的样品。这一机械化学过程打破了离子的原有排列，使过渡金属离子分布更加随机。Kyojin Ku 指出：“据我们所知，这是首次以这种无序形式制备该类材料。”
性能突破：更高容量与稳定电压
对比实验显示，相较于有序结构的对应物，无序材料表现出更对称的充放电行为。更重要的是，它在运行稳定性上取得了显著进步：经过 50 次循环后，仍保持约 90% 的初始容量，且未出现电压衰减现象。
详细的理论与计算分析揭示了改进背后的机制。Kyojin Ku 解释道：“通过将原子混杂成无序的岩盐排列，我们实现了锂离子运动与有害的过渡金属迁移之间的解耦。锂离子仍能通过连接的开放通道网络高效流动，而过渡金属离子则被有效锁定在位，不再阻塞通道。”
这一发现为开发更高能量密度的阴极提供了新思路。“我们已经证明，阴离子乱可以作为一种有意的工程工具，解决困扰高能电池材料家族多年的问题，”Kyojin Ku 总结道。如果该原理得到进一步验证与发展，将有助于推动富锂阴极的商业化进程，为电动汽车和储能系统带来寿命更长、性能更优的电池解决方案。
参考文献：Hyejin Choi 等人，《通过增强富锂阴极动力学的阴极障碍工程抑制过渡金属迁移》，《储能材料》(2026)。DOI: 10.1016/j.ensm.2026.105398
