一、Na/Co摻雜實現LMFP材料離子/電子電導率共同提升，LMFP正極在1C下循環1000次后容量保持率高達97.1%

圖1 LMFP-Co/Na的(a) SEM、(b) HRTEM和(c)元素分布圖；(b)不同正極的倍率性能; (c) LMFP-Co/Na正極在1C下的循環性能

針對LMFP材料存在的電荷傳輸慢的問題，聯合團隊創新的提出了一種Na/Co雙摻雜策略。研究表明，離子半徑更大的Na⁺占據晶格中的Li⁺位點，可有效拓寬Li⁺擴散通道，從而降低離子傳輸阻力；而Co²⁺則精準占據過渡金屬位點，不僅能降低帶隙以提升電子電導率，還能抑制晶胞b軸過度膨脹，縮短Li⁺傳輸路徑。離子與電子傳輸速率的同步提升，賦予了LMFP-Co/Na優異的性能。該材料在5C下的放電比容量達113.5 mAh g^-1，遠高于原始樣品的79.5 mAh g?1；同時，該材料也展現出卓越的循環穩定性，在1C下循環1000次后，容量保持率高達97.1%。

二、Mg/Ti摻雜拓寬LMFP材料Mn²⁺/Mn³⁺氧化還原平臺，LMFP正極在55℃高溫下循環壽命突破500次

圖2 不同LMFP材料的(a)局部XRD圖譜、(b)晶胞的b軸長度和(c) I₍₀₂₀₎/I₍₂₀₀₎數值；不同正極的(d)CV曲線、(e)常溫3C和(f)高溫1C下的循環性能

針對LMFP材料存在的Mn²⁺/Mn³⁺氧化還原平臺易衰減的問題，聯合團隊開發了一種Mg/Ti雙摻雜技術。借助離子半徑較小的Mg²⁺拉長Li-O鍵，構建更寬闊的離子傳輸通道；同時利用Ti⁴⁺的晶面調控作用，誘導材料優先暴露（101）晶面。該晶面因具有更低的Li⁺脫嵌阻力，顯著加速了電極反應動力學。XRD精修數據證實了LMFP-Mg/Ti具有最小的b軸長度。b軸的減小使Li–O鍵被拉長，拓寬了Li⁺擴散路徑。此外，I₍₀₂₀₎/I₍₂₀₀₎比值結果說明，LMFP-Mg/Ti沿b軸生長，從而暴露了活性更高的（101）晶面。CV測試結果顯示，Mg/Ti雙摻雜有效緩解了LMFP的電化學極化，使Mn²⁺/Mn³⁺的氧化還原峰電位差降低了0.15V。得益于上述優點，LMFP-Mg/Ti正極表現出優異的循環穩定性。其在3C的高倍率下循環1000次后的容量保持率為94.6%；在55℃的高溫下循環500次后的容量保持率為93.5%，有效解決了傳統LMFP材料在高電流、高溫度等嚴苛工況下容量快速衰減的難題。

三、陰、陽離子協同作用突破LMFP材料動力學限制，LMFP正極在10C下具有126 mAh g^-1的超高放電比容量

圖3 (a)改性LMFP中Li⁺擴散動力學突破和J-T畸變緩解示意圖; (b)不同正極的倍率性能; (c)使用LMFP-B/Nb正極的全電池在3C下的循環性能

更具突破性的是，聯合團隊首次將姜-泰勒（J-T）畸變抑制機制引入LMFP材料設計中，提出BO₃基團取代與Nb⁵⁺摻雜的協同策略。通過平面BO₃基團部分取代PO₄四面體，構建三維互連的Li⁺擴散網絡，打破了LMFP材料固有的一維擴散限制；Nb⁵⁺的摻雜進一步拓寬擴散通道并提升電子導電性，同時消散高倍率工況下的機械應力。這一創新使MnO₆八面體的J-T畸變抑制率達36%，因此，材料在10C超高倍率下仍能實現126 mAh g^-1的可逆容量，較原始材料提升3.6倍。軟包全電池在3C下循環2000次后仍保留80.2%的容量，庫倫效率始終穩定在99%以上，創下行業領先水平。該研究徹底改變了LMFP材料高能量密度與高倍率性能不可兼得的行業難點。

總結：

研究成果的共性創新在于構建了“多元素精準摻雜、多維度結構調控、多機制協同作用”的LMFP材料改性范式。聯合團隊通過簡單的溶劑熱與噴霧干燥聯用的制備工藝，實現了摻雜元素的均勻分布與材料形貌的精準控制。一系列先進表征技術證實，改性后的材料在晶體結構、元素分布和碳包覆均勻性等方面均表現優異，為電化學性能的全面提升提供了結構支撐。

此次校企合作的成果不僅體現在實驗室水平上材料性能的突破，更具備明確的產業化前景。開發的改性LMFP材料在壓實密度、加工性能等關鍵指標上均滿足量產要求。隨著技術轉化的深入推進，有望使動力電池在保持高安全特性的同時，實現充電速度與循環壽命的雙重提升，為新能源汽車快充技術的普及和儲能系統成本的降低提供核心支撐。在全球新能源產業競爭日趨激烈的背景下，國軒高科與華東理工大學的校企協同創新模式，為行業技術升級提供了寶貴經驗。

參考文獻：

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2.Pengxu Wang, Yaoguo Fang, Erdong Zhang, Ling Chen, Haifeng Yu*, Qian Cheng*, Hao Jiang*. Broadening the Mn²⁺/Mn³⁺ redox plateau in LiMn_0.6Fe_0.4PO₄ cathodes for high-power and long-life Li-ion batteries. J. Mater. Chem. A 13 (2025) 22155.

3.Pengxu Wang, Haifeng Yu*, Ling Chen, Yaoguo Fang, Qian Cheng*, Hao Jiang*, Chunzhong Li. Enabling ultrahigh-power-density LiMn_0.6Fe_0.4PO₄ cathodes via kinetics limitation breakthrough and Jahn-Teller distortion mitigation. ACS Nano 20 (2026) 5309.