三元层状正极材料具有高比容量、过渡金属组成可调及适于规模化固相制备等优势，是高能量密度锂离子电池的重要候选材料。提升充电截止电压可进一步释放其容量潜力，但深度脱锂也会加剧晶格氧失稳、过渡金属迁移、表面重构和界面副反应。体相掺杂、表面包覆以及电解液/界面工程可分别从晶格和界面层面改善材料的高压稳定性，而烧结阶段形成的初始结构及其均一性同样会影响后续相变与循环行为。因此，在晶格和界面调控的同时，如何通过调控烧结过程获得均一的初始结构，是材料合成中亟待解决的关键问题。

钠离子电池凭借钠资源储量丰富、成本低廉等优势，被认为是极具潜力的大规模电网储能体系。硬碳因具有较高的可逆比容量、优异的结构稳定性以及良好的钠化学适配性，已成为钠离子电池的主流负极材料。硬碳的储钠过程主要包括高电位斜坡区的表面缺陷吸附和低电位平台区的微孔填充两种机制。其中，低电位平台接近金属钠的氧化还原电位，是提高电池能量密度的关键。然而，传统高温退火制备的硬碳通常会形成大量缺乏离子传输通道的孤立闭孔，使其成为电化学惰性的“死孔”，不仅显著降低平台容量，还会阻碍钠离子传输，削弱其扩散动力学。现有改性策略多依赖在前驱体中引入活化剂或模板剂，存在合成流程繁琐、后续水洗工序复杂等问题，难以实现规模化生产。单纯提高碳化温度虽然能够增加闭孔体积，但同时会导致碳骨架致密化收缩及离子通道封堵，造成容量与动力学性能难以兼顾。因此，如何对硬碳进行简洁有效可扩展的结构调控提升储钠性能，实现“高平台容量-快速动力学-高初始库仑效率”等综合性能，仍是硬碳负极走向高能量密度钠离子电池的核心科学与工程问题。

材料基因与新能源测评中心成立于 2013 年，实验室面积 300 余平方米，是集材料微观形貌表征、理化性能测试、微观结构与成分分析于一体的综合性材料检测平台，并于 2021 年 12 月通过中国合格评定国家认可委员会（CNAS）认可，为校内科研教学及社会各类单位提供专业化材料分析测试服务。

随着便携式电子设备和电动汽车等领域的迅速发展，迫切需要研发新一代具有高理论比容量和优秀循环稳定性的负极材料。硅基负极以其较高的比容量（1400~4000 mAh g-1），合适的工作电压（< 0.4 VvsLi/Li+）和丰富的储量等优点被认为是最有希望在未来代替石墨负极的材料。然而硅基负极在嵌锂/脱锂过程中伴随着巨大的体积变化（130~300%），电极内部颗粒会被机械应力粉化，传统电解液分解形成的固体电解质界面相（SEI）不能适应循环过程中的体积效应而破碎，不断发生破裂和反复生长，最终造成电池容量迅速衰减。

水系电池凭借其水基电解液的本征阻燃特性，在安全储能领域展现出巨大的应用潜能。以铅酸及镍氢为代表的传统水系电池虽已广泛应用于汽车启动与民用电子设备，但其受限于极低的储能密度。当前，大规模储能普遍采用以磷酸铁锂为正极的商用锂离子电池，尽管其能量密度得到显著跃升，但有机电解液的易燃属性使其面临严峻的安全隐患。因此，开发兼具高能量密度、长循环寿命及本征安全性的新型水系电池，已成为破解现代储能技术瓶颈的重大前沿课题。

随着新能源汽车和储能市场需求的持续增长，突破锂离子电池能量密度瓶颈已成为产业与学术领域的核心攻关方向。富锂锰基层状氧化物依托阴离子氧氧化还原反应可实现远超传统三元材料的比容量，且锰基体系具备资源储量丰富、成本低廉的显著优势，被视作下一代高能量密度正极材料的核心候选，引发了产业界与学术界的广泛关注。然而，严重的电压滞后现象始终是制约该类材料商业化应用的关键难题：首周循环后工作电压出现显著不可逆衰减，导致电池能量转换效率低于80%，且长期循环中电压持续跌落，严重影响电池的使用寿命与系统管理。长期以来，学界普遍将电压滞后归因于过渡金属迁移引发的Li@Mn6超结构破坏，但部分无明显不可逆阳离子迁移的阴离子氧化还原体系仍存在显著电压滞后，且热驱动电压恢复过程中的精细结构演变机制始终未能得到清晰阐释，现有改性策略难以实现根本性突破。