可快速充电的高能量密度锂离子电池在移动电子设备、电动汽车以及其他领域具有广阔的应用前景。然而，欠佳的负极材料无法同时满足高能量密度，功率密度以及安全性。

近日，美国加州大学圣地亚哥分校刘平教授，Shyue Ping Ong教授，加州大学欧文分校Huolin Xin教授，阿贡国家实验室陆俊研究员报道了一种新型的具有无序岩盐结构的氧化物Li_3+xV₂O₅，并作为快充锂离子电池的负极材料。

文章要点

1）研究发现，该负极材料在0.6 V平均电压（vs. Li/Li⁺）下可以可逆循环两个锂离子。

2）与石墨负极相比，快充条件下电位的提高有效降低了锂金属在电极表面的沉积，同时缓解了一个主要的安全问题（锂枝晶生长造成的电池短路）。此外，具有无序盐岩Li₃V₂O₅负极的锂离子电池产生的电池电压远高于目前商用快充的钛酸锂负极或其他嵌入负极材料（Li₃VO₄和LiV_0.5Ti_0.5S₂）。

3）无序盐岩Li₃V₂O₅负极能够进行超过1000次充放电循环，其容量衰减可忽略不计，并且具有出色的倍率性能，同时，可在20秒内充到40％以上。

4）作者通过原位X射线衍射，中子衍射，扫描透射电镜，以及X射线吸收光谱等一系列表征技术揭示了Li_3+xV₂O₅负极材料的结构以及充放电过程中的结构演化。进一步的从头计算结果将无序盐岩Li₃V₂O₅的低电压和高倍率性能归因于具有低能垒的重新分布锂插层机制。

这种低电位，高倍率的嵌入反应可用于识别其他金属氧化物负极，以用于可快充，长寿命的锂离子电池。

Haodong Liu, et al, A disordered rock salt anode for fast-charging lithium-ion batteries, Nature, 2020

DOI：10.1038/s41586-020-2637-6

https://doi.org/10.1038/s41586-020-2637-6