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新聞網(wǎng)訊 近日，國際頂級(jí)期刊《Energy & Environmental Science》在線刊登了我校題為“Revealing the multiple cathodic and anodic involved charge storage mechanism in an FeSe₂cathode for aluminium-ion batteries by in situ magnetometry”的原創(chuàng)性研究論文?！禘nergy & Environmental Science》是由RSC（Royal Society of Chemistry，英國皇家化學(xué)學(xué)會(huì)）出版發(fā)行的全球著名期刊，是國際能源、化學(xué)、物理及生物科學(xué)等交叉學(xué)科領(lǐng)域最具影響力的期刊之一，2021年最新影響因子為38.532。該論文第一作者為青島大學(xué)碩士研究生王懷志、趙林一（導(dǎo)師為李洪森教授）。通訊作者為青島大學(xué)李洪森、李強(qiáng)教授，青島大學(xué)為該論文的第一署名單位和通訊單位。該工作得到了青島大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目的資助，本科生朱世凱、東曉彤等同學(xué)榮獲“建行杯”第七屆山東省“互聯(lián)網(wǎng)＋”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽銀獎(jiǎng)。

可充電鋁離子電池是近期發(fā)展起來的新型儲(chǔ)能裝置，具備價(jià)格低、理論比容量高和環(huán)境友好等特點(diǎn)，在未來可能替代鋰離子電池實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化。然而鋁離子電池電荷存儲(chǔ)過程涉及多種離子種類，反應(yīng)機(jī)理極為復(fù)雜，這極大地限制了鋁離子電池正極材料的進(jìn)一步篩選、優(yōu)化和應(yīng)用。

為了揭示這一關(guān)鍵科學(xué)問題，該工作以過渡族金屬化合物FeSe₂為主要研究對(duì)象，對(duì)其在鋁離子電池體系中的儲(chǔ)能機(jī)制進(jìn)行了深入探索，并取得了重要進(jìn)展。該工作采用一系列原位表征技術(shù)與第一性原理計(jì)算相結(jié)合的方法，證實(shí)了FeSe₂//Al電池內(nèi)部儲(chǔ)鋁機(jī)制涉及多種陰離子和陽離子的氧化還原反應(yīng)（Cl^-、AlCl₄^-、Al³⁺）。并進(jìn)一步采用原位磁性測試證實(shí)了自旋極化電容存在于鋁離子電池體系，表明Al³⁺也可作為電荷補(bǔ)償與電子形成空間電荷區(qū)。電化學(xué)測試結(jié)果顯示經(jīng)過改性的FeSe₂材料展現(xiàn)出極佳的儲(chǔ)鋁性能，具有工作電壓高、放電容量大、循環(huán)壽命長等諸多優(yōu)勢。該工作揭示了全新的涉及多種陰離子和陽離子氧化還原反應(yīng)的儲(chǔ)鋁機(jī)制，為設(shè)計(jì)制備具有優(yōu)異電化學(xué)性能的鋁離子電池電極材料提供了重要理論依據(jù)。

論文鏈接：https://doi.org/10.1039/D1EE03070A