据外媒报道，在柏林洪堡大学（Humboldt-Universität zu Berlin）化学系Nicola Pinna教授和Patrícia Russo博士的带领下，科学家们成功地以定向方式扰乱了电池的原子序。最终成果：高性能锂离子和钠离子电池阳极，拥有卓越的充电速度和稳定性——这是迈向更安全、更持久的储能系统的关键一步。

图片来源： 期刊《Nature Communications》

材料设计中的缺陷工具

传统电池材料依赖高度有序的晶体结构来提供可预测的离子传输路径。然而，这种完美性往往以结构刚性、离子迁移率受限以及高充电速率下性能不佳为代价。在两项研究中，一项发表在期刊《Nature Communications》上，另一项发表在《Advanced Materials》上，研究人员成功颠覆了这一范式：他们的研究表明，靶向无序（而非有序）可以增强离子电导率，提高循环稳定性，并开启电池的新型存储机制。

通过摆脱传统的设计规则，该团队的方法可以重新定义整个领域的材料设计策略。“我们的结果表明，针对性的缺陷可以成为材料设计的有力工具，”Pinna教授说道。Russo博士补充道：“通过刻意打破原子序，我们为更强大、更持久、因此也更具可持续性的高性能电池开辟了全新的途径。”

电动汽车、数据存储和电池技术的新视角

该团队通过铌钨氧化物的结构无序化和铌酸铁的受控非晶化（即材料向无序状态的转变）开发出用于制造更强大、更持久电池的新材料。

一种用于锂离子电池的极其耐用的材料已被开发出来。即使经过1000次充电循环，其性能仍能保持很大一部分。此外，还开发了一种用于钠离子电池的新型材料，这是一种更环保的替代品。这种材料在首次充电时会发生显著变化，但其重要结构仍得以保留。这使得电池具有极高的存储容量和超长的使用寿命，在几乎保持相同性能的情况下，其充电循环次数超过2600次。

无序锂阳极与非晶态钠阳极的结合，为超快速充电电动汽车、可再生能源固定式储能解决方案以及现有电池技术的安全替代方案开辟了新的前景。这些研究强调了原子设计原理在解决全球能源问题方面的潜力。