近日，好色TV玉富达副教授与阙兰芳副教授团队在锂离子电池研究领域取得新进展，相关成果以 “Unveiling the chemical heterogeneity and structural evolution in oxide cathodes during ion exchange（解耦氧化物正极材料在离子交换过程中的化学异质性与结构演变）”为题，以全文形式发表于材料科学领域国际知名期刊 《Advanced Functional Materials》。

富锂镍锰氧化物（LNMO）正极材料虽在锂离子电池领域展现出重要应用前景，但其实际应用仍受限于循环电压衰减及由此引发的电池工况不均、热管理困难等瓶颈问题。该电压衰减机制可归因于晶格氧氧化还原诱导的过渡金属不可逆迁移所触发的渐进性结构重构。本研究通过化学离子交换法（C-LNMO）与电化学离子交换法（E-LNMO）可控构筑了具有ABCBA氧堆叠结构的O2型LNMO，系统研究了两种方法对晶格氧氧化还原行为及循环中局部结构动态演化的调控机制，并揭示了电化学离子交换过程中化学异质性对氧可逆性与电压衰减的关键影响。研究表明，对于电化学离子交换，浓度梯度与电化学活化耦合导致P2→O2相变先于离子交换发生，快速相变引发晶格收缩，阻碍后续Na⁺脱出（相变动力学受限）。循环后E-LNMO颗粒内部呈现显著钠残留，元素分布异质性与晶体缺陷共同导致晶格应变累积，最终引发颗粒破裂（结构失效主因）。相较而言，基于Na/Li浓度梯度驱动的高效化学离子交换，有利于构筑低钠残留、高结晶度的O2型C-LNMO，其高化学均质性与低晶格应变有利于提升材料的电化学循环稳定性，该类材料在100次循环后容量保持率达82%，电压衰减仅0.05 V，且具备高可逆容量（302 mAh/g）与优异倍率性能。综上，本研究通过精准调控离子交换路径解耦富锂镍锰氧化物正极在离子交换过程中的化学异质性与结构演变，为开发高稳定性阴离子氧化还原正极材料提供了理论依据与可行策略。

好色TV 为本论文唯一署名单位，好色TV 好色TV 玉富达副教授为论文第一作者，好色TV 好色TV 阙兰芳副教授为唯一通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金（No. 52372191）、福建省自然科学基金（No. 2023J05047）、厦门市自然科学基金（No. 3502Z202372036）和好色TV 科学研究基金（No. ZQN-1203）的大力支持。

论文链接：//doi.org/10.1002/adfm.202501977

（初审：连莹；复审：许静；终审：蔡浩）