物理所「国家杰青」李泓/黄学杰&南科大王启迪&清华大学最新Nat. Rev. Chem.丨化学异质性设计突破电池性能瓶颈！

可充电电池在便携式电子设备、电动汽车等领域应用广泛，传统均质电池材料（如LiCoO₂）因结构均一性具有可预测电化学行为，但在循环过程中易发生晶格滑移、结构坍塌和容量衰减，限制了能量密度和循环寿命的提升。为突破这一瓶颈，材料科学研究正转向可控化学异质性设计。本文综述了化学异质性在电池材料中的重要性，建立了从原子尺度短程有序到微米尺度相分离的多尺度异质性分类框架，系统探讨了颗粒内不同尺度的异质性如何超越均质材料，协同优化离子传输、机械稳定性和界面兼容性。研究发现，通过引入化学短程无序（CSRD）可调控相变机制，实现高电压钴酸锂的稳定循环；动力学诱导异质性在循环过程中具有自组织修复机制；异质结构设计需平衡离子传输、机械应力和界面稳定性。化学异质性为电池材料设计提供了新范式，未来需发展精准构筑异质结构的可控合成方法、多尺度表征手段，并深入理解非平衡态动力学异质性演化机制，以推动高能量密度、长循环寿命电池材料的实际应用。