【科学家提出离子交换法新策略！】离子交换作为一种重要的拓扑化学反应策略，能够在温和条件下实现材料成分的精准调控，同时基本保持母体结构框架。
然而，离子交换的实际应用仍面临反应路径难以预测、结构应力累积等多方面瓶颈，严重制约了正极材料的合成效率与电化学性能的发挥。因此，深入理解不同离子交换方法对结构演化机制的影响，并在此基础上优化合成策略，具有重要的科学意义与应用价值。
近日，中国科学院物理研究所与西北工业大学的联合团队，利用透射电子显微镜及多种表征手段，系统对比了固相球磨法与液相超声法两种离子交换路径的反应机制。
团队揭示了能量传递模式对离子交换动力学与结构演化的调控规律，并在此基础上提出了“球磨—超声—退火”的组合优化策略，实现了离子交换率与结构完整性的协同提升。
研究发现，球磨法通过机械碰撞引入缺陷与局域应力场，驱动过渡金属层由1/5有序超结构转变为1/3有序构型，并伴随应力诱导的原子长程层间滑移；超声法则以集体振动模式激发表面反应，因体相能量快速衰减，交换受动力学限制，主要诱发层内无序和层间协同滑移。
基于此，团队提出了“球磨预活化—超声促交换—后退火修复”的组合策略，即短时球磨构建离子快速传输通道。该策略在2小时内实现98.3%的离子交换率，所得正极材料可逆容量达235 mAh/g，为兼顾高效交换与结构完整性的层状氧化物正极可控合成提供了新思路。(中科院物理所)中国科普博览
