盖世汽车讯 电池的正极（阴极）和负极（阳极）是决定其性能的两个关键部件。尤其值得一提的是，研究人员致力于提高阴极设计的效率和成本效益，因为阴极在锂电池的生产成本中占据相当大的比例。

富锰锂氧化物是一种很有前景的阴极材料，因为它们不使用钴——钴价格昂贵、储量稀少，且存在不道德开采等问题。然而，锰离子的Jahn-Teller（CJT）畸变是其应用的主要障碍。克服这种不稳定性一直是研究的一大难题。

图片来源： 东北大学

据外媒报道，日本东北大学（Tohoku University）先进材料研究所（Advanced Institute for Materials Research，WPI-AIMR）的研究人员提出了一种能够抑制CJT畸变根本原因的新方法。由此产生的阴极具有长寿命和近乎完美的循环稳定性。

这项研究的科学意义在于其创新性地运用“界面轨道工程”解决了困扰锰基电池数十年的结构难题。研究人员并未依赖宏观涂层或掺杂，而是从原子和电子层面着手解决根本问题，利用非共线界面处的“轨道几何阻挫”有效地抵消了通常导致材料坍塌的协同Jahn-Teller畸变。这种基于电子轨道拓扑的设计理念不仅实现了近乎完美的循环稳定性（500次循环后性能零衰减），而且在电化学和固态物理之间架起了一座桥梁，为开发高性能、抗畸变的能源材料提供了一种新的通用范式。

这项突破预示着更经济、更耐用、更环保的电池技术即将走进人们的生活。目前电动汽车和智能手机的电池严重依赖存在问题的钴；相比之下，锰储量丰富、成本低廉且对环境无害。

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这项进步意味着未来可以期待价格更亲民、续航里程更可靠的电动汽车，而无需担心电池会随着时间推移而出现严重的性能衰减。更重要的是，稳定且价格低廉的锰基电池可以支持大规模的风能和太阳能存储，从而加速全球向清洁能源的转型，减少碳排放，并保障生活环境的长期生态安全。

“鉴于锰的成本优势，锰基氧化物也是钠离子电池最有商业前景的正极材料，”杰出教授Hao Li（WPI-AIMR）说道，并解释了这项创新研究未来可能的另一个方向。