锂离子电池已经成为人类日常生活、工业和可持续发展的不可或缺的一部分。从便携设备和电动汽车到可再生能源储存和太空探索，锂离子电池为各种应用提供了高能量密度、轻量级和可再充电的电源解决方案。但是现有的锂离子电池能量密度仍然偏低，无法解决诸如电动汽车“里程焦虑”等问题，因此亟需研发高能量密度的锂离子电池。其中开发高比能量密度的正极材料是关键。

1、现有的锂离子电池正极材料，像磷酸铁锂（LFP，LiFePO4）和镍钴锰三元材料（NMC，Nickel Manganese Cobalt）等市场上主流的商业化正极材料，其比容量基本上在 220mAh/g 以下，限制了电池能量密度的提升；而富锂锰基材料（Li-rich NMCs）具有极高的比容量（可达 300mAh/g），利用富锂锰基材料作为正极，来组建锂离子电池能让电池能量密度得到大幅度提升，因此其吸引了学术界和产业界的普遍关注。

2、事实上，富锂锰基正极材料在 20 世纪初就已经被发现，但是到目前为止尚且没有实现大规模商业化利用。由于其独特的结构和反应机理，富锂锰基材料具有首次不可逆容量过大、析氧、电压滞后、电压衰退等缺陷，极大地限制了其实际应用潜力。因此，深入理解并解决这些问题，对于促进富锂锰基材料的应用具有重要意义。

3、关于为何富锂锰基材料具有如此高的比容量，研究人员提出了多种理论来解释这一现象，从最早的认为这些材料中的 Li+ 会和电解液中的 H+ 发生交换，到后来的普遍被接受的理论认为这些材料中的阴离子（O2-）也会参与电荷转移反应，即阴离子氧化还原反应。

4、目前，大多数研究着重于讨论材料中的阴离子（O2-）是否真的参与了这些反应，以及这种反应的具体形式。然而，科学家们相对忽视了材料中的阳离子（镍和钴）在其中的角色；这些阳离子也参与了反应，但学界对于它们的作用和影响了解得相对有限。基于此，北京大学李彪研究员在法国从事博士后工作期间与合作者开展了一项研究，旨在填补上述空白。