随着对下一代储能需求的不断增长，钠离子电池由于资源丰富且成本较低，被认为是商用锂离子电池的一种理想替代品。对于钠离子电池的负极材料，在初始放电/充电过程中往往存在较大的容量损失，导致初始库仑效率(ICE)较低。

在过去的几十年里，人们认为Na+在嵌入/脱出过程中的缓慢迁移和初始循环过程中的不可逆相变限制了反应的可逆性。为了增强Na+的迁移动力学，人们在纳米结构设计、碳包覆、元素掺杂和电解液优化等方面做了大量的工作。这些方法确实在一定程度上提高了负极的性能，然而，材料本身各元素原子迁移能力的差异及其所致放电产物的元素分布等与电池性能的关系通常被忽视。

近日，厦门大学廖洪钢教授课题组，以过渡金属化合物NiCoP@C为研究对象，研究发现不同于增强Na⁺迁移动力学的传统概念，影响过渡金属化合物负极的ICE和循环性能的本质原因是化合物中不同原子迁移能力的差异和放电产物的空间分布。

通过使用原位透射电镜（in situ TEM），作者观察到在纳米尺度下过渡金属化合物原子不同的迁移能力导致的相分离，致使反应可逆性下降。且与传统观点不同的是，缺陷/无序碳含量的增加并不会明显抑制Na⁺在嵌入/脱出过程中的动力学。结合XPS、XANES和原位XRD表征，进一步证实了各种原子不同的迁移能力，并确定了不可逆相变的组成和空间分布。

DFT理论计算结果揭示材料组分原子不同的迁移能力差异的本质原因以及无序碳对活性材料的稳定效应。发现无序碳对活性组分的锚定效果远大于对Na⁺的作用。这一机理的发现指导作者进一步通过调控NiCoP@C电极中的无序碳实现对电池初始库伦效率以及循环性能的改善。

该论文通过原位高时空分辨观察发现和论证了材料不同组分原子迁移能力的差异引起的相分离和不可逆转变是导致ICE低和反应可逆性差的观点。这一概念为理解构效关系和性能改进策略背后的本质原因提供了新的见解。