日本东北大学先进材料研究所（WPI-AIMR）的科研人员近期开发出一种基于富锰氧化物的锂离子电池正极材料。这项技术通过界面轨道工程解决了长期困扰锰基电池的Jahn-Teller畸变问题，实现了近乎完美的循环性能，为高性能锂离子电池的发展提供了新方向。

锂离子电池作为电气化经济的关键储能设备，广泛应用于电动汽车、可再生能源存储及各类电子设备中。然而，传统锂离子电池正极材料依赖昂贵的钴元素，其开采过程存在环境与社会问题，制约了电池技术的可持续发展。

研究人员转向使用储量丰富、成本较低的锰元素替代钴，以降低锂离子电池生产成本并减少环境影响。但锰基材料在应用中面临Jahn-Teller畸变的结构性挑战，导致电池性能衰减。

WPI-AIMR团队采用界面轨道工程方法，在原子层面利用非共线界面的轨道几何阻挫效应，成功中和了Jahn-Teller畸变。这一基于电子轨道拓扑学的设计使正极材料在500次充放电循环后仍保持稳定性能，未出现明显衰减。

该技术不仅提升了锂离子电池的循环寿命，还为电化学与固态物理学的交叉研究提供了新范式。使用锰氧化物正极的锂离子电池预计将更具成本效益、耐用性更高，且环境友好。

在电动汽车领域，这项技术有望降低电池成本，提供更可靠的续航里程。在能源存储方面，锂锰氧化物电池可高效储存太阳能、风能等可再生能源，助力清洁能源经济发展。

WPI-AIMR的李浩教授表示：“考虑到锰的成本优势，锰基氧化物也代表了钠离子电池最具商业前景的正极材料。”随着电池技术向利用丰富资源方向发展，该研究为未来能源存储开辟了广阔应用前景。相关成果已发表于《美国化学会杂志》。