2026年7月10日，厦门大学材料学院彭栋梁、谢清水团队联合美国西北大学李坚涛博士在富锂正极材料厚电极设计方面取得重要进展。针对富锂锰基正极材料二维层状结构不利于三维离子传输的缺点，该研究在材料体相中构筑出了一种共格孪晶结构，旨在解决厚电极条件下正极材料利用率低（比容量低）的实际应用痛点。相关成果以“Coherent twins for manufacturing thick Lithium-rich battery positive electrodes”为题发表于在Nature Nanotechnology上。
厚电极是提高锂电池能量密度的关键技术途径，但其应用受到多重因素的制约：长且曲折的离子扩散导致脱嵌锂动力学缓慢、电化学反应不均导致活性材料利用率低以及循环过程中材料应力累积导致严重的电化学机械降解等。富锂锰基层状氧化物凭借其独特的阴离子电荷补偿机制表现出高的理论比容量，然而其二维层状结构限制了锂离子的高效传输，尤其在厚电极体系中更为突出。
厚电极中锂离子在二维与准三维扩散路径下的传输行为
针对上述挑战，研究团队通过调控晶体生长过程，在层状结构富锂锰基氧化物体相中引入共格孪晶界（CTBs），构建出准三维锂离子扩散网络，突破了层状结构二维离子传输瓶颈。同时，引入的CTBs还能够降低晶格应力累积，大幅提升了材料结构稳定性。因此，所研制的面载量为47.9 mg cm-2的富锂超厚正极的面容量达到13.0 mAh cm-2，并在多种软包电池体系中验证了该策略的可行性。值得一提的是，该策略是从电极材料层面设计出发，无需额外的操作工艺，将适配现有的电池制造产线。此外，该工作还深入探讨了正极面载量与电池储能成本、质量能量密度及体积能量密度之间的设计权衡关系，为高能量密度锂电池的设计提供科学依据与技术路径。
该论文的第一作者是材料学院2021级博士生高贵阳。
这项工作得到了国家自然科学基金项目（基金编号U22A20118、52431009、52571256和52272240）、福建省科技计划项目（基金编号2023H0003）、青年教师科研创新能力提升计划（项目编号：SRICSPYF-ZY2025081）和中央高校基本科研业务费的资助（厦门大学，基金编号20720220074 和20720240053）以及香港研究资助局（RGC）一般研究基金（GRF）的支持（CityU 11215524）。
网址https://www.nature.com/articles/s41565-026-02221-1
