“我們為電池技術開辟了一個新的化學空間，”資深作家GerbrandCeder，伯克利材料科學與工程系教授說。“這是我們第一次有一個非常便宜的元件，可以在電池中進行大量的電子交換。”

　　這項研究將在4月12日的“自然”雜志上發表。這項工作是加州大學伯克利分校，伯克利實驗室，阿貢國家實驗室，麻省理工學院和加州大學圣克魯斯分校的科學家之間的合作。

　　在今天的鋰基電池中，鋰離子儲存在負極（帶負電的電極）中，它們是分層結構。鈷對維持這種分層結構至關重要。當電池充電時，鋰離子被從負極拉到電池單元的另一側，即正極。負極中沒有鋰離子有很大的空間。大多數金屬離子會涌入該空間，這將導致負極失去其結構。但鈷是少數幾種不會移動的元素之一，對電池行業至關重要。

　　2014年，Ceder的實驗室發現了一種負極可以在沒有這些層的情況下保持高能量密度的方式，這種概念被稱為無序巖鹽。這項新研究表明，錳可以在這個概念內發揮作用，這是遠離鈷依賴性的一個很有希望的一步，因為錳存在于泥土中，使其成為一種便宜的元素。

　　“為了解決鈷的資源問題，你必須擺脫負極的這種分層，”Ceder說。“無序的正極讓我們可以玩更多的元素周期表。”

　　在這項新研究中，Ceder的實驗室展示了如何使用新技術從負極獲得大量容量。科學家利用一種稱為氟摻雜的工藝，將大量的錳納入負極。具有適當電荷的更多的錳離子允許負極容納更多的鋰離子，從而增加電池的容量。

　　其他研究小組試圖使用氟摻雜負極，但尚未取得成功。Ceder說他的實驗室在無序結構上的工作是他們成功的關鍵。

　　負極性能是以每單位重量的能量來衡量的，稱為每千克瓦時。無序錳負極每千克接近1000瓦時。典型的鋰離子負極在每千克500-700瓦時。

　　“在電池領域，這是一個超過傳統負極的巨大進步，”主要作者JinhyukLee說，他是研究期間Ceder實驗室的博士后研究員，現在是麻省理工學院的博士后。

　　該技術需要擴大規模并進行更多測試，以確定它是否可用于筆記本電腦或電動車等應用。但Ceder表示，這項技術是否真正將其放入電池內部并不重要;研究人員為負極設計開辟了新的可能性，這更為重要。

　　“你幾乎可以使用元素周期表中的任何元素，因為我們已經證明負極不必分層，”Ceder說。“突然間我們有更多的化學自由，我認為這就是真正的興奮之所在，因為現在我們可以對新負極進行探索。”