北京化工大学材料科学与工程学院刘勇教授团队在《Materials Today》上发表了题为“Origin of zonal polarization in Mn³⁺/Mn²⁺ plateau and its influence on the electrochemical performance of LiMn_yFe_1−yPO₄”的研究性论文。

锂离子电池因其能量密度高、自放电率低、循环寿命长、应用范围广等优点，已在各类领域实现大规模商业化应用。其中，以LiFePO₄为主要代表的橄榄石型磷酸盐正极材料的成本、寿命和安全优势突出，在储能与动力应用中占据主导地位。为进一步提高磷酸盐锂离子电池的能量密度，LiMn_yFe_1-yPO₄被认为是继LiFePO₄的最佳正极材料。但受制于Mn³⁺的Jahn-Teller畸变，Mn³⁺/Mn²⁺反应的缓慢动力学，过渡金属溶解等问题，LiMn_yFe_1-yPO₄材料急待阐明其本质性能衰减机理，从而为解决其目前倍率性能与循环性能差等痛点问题提供突破口，以加速其产业化进程。

橄榄石型LiMnPO₄和LiFePO₄是高比能量高安全的正极材料，其倍率性能及可用容量对Li占位缺陷高度敏感，因为Li⁺沿连续Li空位形成的一维通道进行扩散。在本研究中，我们发现由于LiMn_yFe_1-yPO₄（0 < y < 1）材料的Li占位服从于Mn分布，即高度离散而无序（与LiMnPO₄和LiFePO₄不同），Li空位形成的连续通道随嵌Li量增加而显著阻断，Li⁺的迁移速率显著降低，导致了Mn³⁺还原后期的低电压平台（Mn^Ⅱ反应，以往的研究将之归为应变能，但无法解释其出现的区域性）。在固定电流密度时，Fe含量越高，Mn相应的Li占位越分散，Li⁺扩散通道被堵塞的几率越高，Mn^Ⅱ反应越明显。同时，Mn^Ⅱ反应随循环也逐渐显著，此时是过渡金属占据Li位形成堵点。由此，Mn^Ⅱ反应的比例可以反映材料内无序Li占位对材料性能的影响程度，可作为指征材料倍率性能和循环寿命的描述符。这项研究建立的无序Li占位与动力学和性能老化行为之间的关联机理，填补了人们认知LiMn_yFe_1-yPO₄材料的一个盲区，并引入了可用于评价LiMn_yFe_1-yPO₄的实用指标。

北京化工大学材料学院博士研究生李淑珍为论文的第一作者，北京化工大学材料学院刘勇教授，清华大学核能与技术研究院何向明教授和王莉教授等为本文的通讯作者，北京化工大学为第一完成单位。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.mattod.2026.103304