​德国洪堡大学、BAM 材料研究院和 KIT 的科研团队在 Nature Communications 上发表了一项突破性成果《A partially disordered crystallographic shear block structure as fast-charging negative electrode material for lithium-ion batteries》，颠覆了传统认知——原来，“无序”反而能让锂电池更快！他们发现：当铌钨氧化物（Nb₁₂WO₃₃）的晶体结构中出现“部分无序”时，反而在晶格内打开了更多、更宽的锂离子通道。结果，这种材料在极限 80C 快充条件下，仍能保持近 45% 的容量 —— 传统材料在同样条件下几乎“瘫痪”。一次对完美晶体结构的“反叛”，让锂电快充技术迈出了新的一步。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-025-61646-9

使用飞纳电镜型号：

Phenom Pharos 台式场发射扫描电镜

01.“无序”竟然更快？（锂电材料的结构新思路）

传统观点认为，晶体结构越有序，电化学性能越稳定。但本研究发现，适度的“无序”反而让锂离子扩散更顺畅，大幅提升了快充性能。研究团队制备的部分无序Nb₁₂WO₃₃（dt-NbWO）表现出比传统单斜结构(m-NbWO）更高的扩散速率与循环稳定性。

文中采用溶剂热法（solvothermal method） 结合 高温热处理（900°C 与 1100°C），分别得到两种结构：m-NbWO（单斜相）和 dt-NbWO（部分无序相）。 温度差异导致晶体内部“ReO₃ 型块体”排列方式不同，从而形成了局部无序结构。

02.性能突破（80C 快充仍保留近 45% 容量，这意味着什么？）

我们常说“快充电池”，其实真正考验的，是材料在极高电流下的反应速度与稳定性。这里提到的 “80C” 是一个充放电倍率指标：

“1C” 意味着 1 小时充满/放完，“80C” 就是以 80 倍的速度充放电，也就是不到 1 分钟就完成一次充放电！

这对负极材料来说，是极端严苛的条件。大多数传统材料在这么高倍率下几乎“罢工”，容量掉得只剩个位数。但文中新的部分无序 dt-Nb₁₂WO₃₃，在 80C 这样的极速充放电下，仍能保持 44.7% 的容量。相比之下，传统结构的 m-Nb₁₂WO₃₃ 只能保留 12%。也就是说，在极端快充条件下，dt-Nb₁₂WO₃₃ 的性能是传统材料的近 4 倍！

这是因为部分无序的结构在晶格中形成了更宽、更连通的锂离子通道，让 Li⁺ 能像在“多车道高速路”上自由穿行；同时结构的轻微“柔性”让晶格在快速嵌锂时不易塌陷。这意味着：电池可以更快地充放电，但又不会因为内部应力而损伤晶体结构，最终实现“又快又稳”的快充性能。

简而言之：这款材料能在不到一分钟的时间里完成一次充放电，且性能几乎不打折！

 03.形貌表征(飞纳台式场发射扫描电镜)

研究者利用 Phenom Pharos 飞纳台式场发射电镜，清晰地观察到不同相材料在颗粒形貌上的差异：部分无序的 dt-Nb₁₂WO₃₃ 粒径 200–500 nm，形貌均匀，而传统单斜结构的 m-Nb₁₂WO₃₃ 颗粒更大（1–3 μm）。

Phenom Pharos 台式场发射扫描电镜，以高分辨率（分辨率优于1nm）、稳定性和一键智能操作体验，为科研人员提供快速、直观的纳米结构观测平台，飞纳电镜的高分辨成像帮助揭示了结构差异与快充性能之间的关联。

飞纳台式场发射拍摄的 dt-Nb₁₂WO₃₃（a和b）和m-Nb₁₂WO₃₃（c和d）纳米颗粒形貌图。

 04.从“完美”到“理性无序” （飞纳电镜见证快充新思路）

这项发表于 Nature Communications 的研究，打破了人们对“有序晶体=好性能”的传统认知。研究团队通过飞纳 Phenom Pharos 电镜等多维表征手段，首次揭示了——适度的“无序”反而能让结构更灵活、更高效。这不仅是一次关于材料结构设计的创新探索，更为未来高功率、长寿命快充电池提供了新的思路。而飞纳台式场发射扫描电镜，正是这一创新过程中不可或缺的微观观察者——帮助科研人员以更快、更灵敏的方式洞察结构变化，把“看见微观世界”，变成“理解性能本质”。