具有各种不同尺寸的缺陷可以促进离子扩散并提供额外的存储空间，尽管电极材料上的缺陷工程被认为是提高电池电化学性能的一种有效途径，然而，目前操控缺陷并深入揭示它们在电极材料中的作用仍然具有挑战性。

近日，北京大学深圳研究生院肖荫果教授，潘峰教授，德国于利希研究中心Lei Jin中国散裂中子源Lunhua He报道了通过缺陷工程学，成功地在尖晶石锰酸锂氧化物材料的晶格中创造并引入了大量的孪晶界缺陷，以实现快充电池的高锂离子扩散。

文章要点

1）研究人员通过应用先进的结构表征技术，包括中子衍射和原子分辨扫描电子显微镜（STEM），在原子水平上揭示了尖晶石锰酸锂氧化物材料中的孪晶界缺陷，特别是平面缺陷的形貌和分布。

2）基于实验结果，研究人员进行了模拟计算，详细阐述了尖晶石锰酸锂氧化物材料中的缺陷结构-性能关系，发现快充电机制与孪晶界附近的原子排列有关。实验结果显示，具有孪晶界缺陷的尖晶石锰酸锂氧化物材料实现了优异的快充性能，即在5 C和10 C下分别保持了75%和58%的容量保持率。

这项研究提出了引入孪晶界平面缺陷工程来增强锂离子扩散的新概念，用于制备可应用于动力锂离子电池的快充正极材料。

参考文献

Wang, R., Chen, X., Huang, Z. et al. Twin boundary defect engineering improves lithium-ion diffusion for fast-charging spinel cathode materials. Nat Commun 12, 3085 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-23375-7

https://doi.org/10.1038/s41467-021-23375-7