新的发展克服了电压衰减的持续挑战，可以导致更高的能量存储容量。锂离子电池(LiBs)广泛应用于电子器件中，而锂(Li)和富锰(LMR)层状氧化物由于其高容量和低成本而成为一类有前途的锂离子电池阴极。然而，长期存在的电压衰减问题阻碍了它们的应用。
物理系主任兼讲座教授任洋教授、物理系主任刘琦教授及其团队通过释放LMR阴极材料的潜力来解决这个问题。在他们的研究中，他们稳定了阴极材料中独特的蜂窝状结构，从而生产出更持久、更高效的电池。他们的见解可能会改变我们为设备供电的方式，并将高能阴极材料的开发带入下一个阶段。这项研究最近发表在《自然能源》杂志上，题为“具有可忽略电压衰减的富锂层状氧化物阴极”。
该团队的创新方法专注于在原子水平上稳定蜂窝结构。通过在阴极材料中加入额外的过渡金属离子，研究小组加强了蜂窝结构，导致每个周期的电压衰减仅为0.02 mV，这是第一次报道具有如此低水平电压衰减的LMR阴极材料。
通过先进的原子尺度测量和计算，研究小组发现这些层间过渡金属离子在蜂巢结构的上方或下方起到“帽”的作用，防止阳离子迁移并保持稳定性。即使在高截止电压和整个循环过程中，结构也保持完整，确保了电池的结构完整性。刘教授说:“我们的工作解决了LMR阴极的电压衰减问题，其容量几乎是广泛使用的阴极材料的两倍，最终为更强大和可持续的储能解决方案铺平了道路。”
这些发现在各种应用中具有巨大的潜力，从为电动汽车提供动力到便携式电子产品。下一步是扩大大规模电池生产的制造工艺。
