新聞網(wǎng)訊 近日，我校物理科學(xué)學(xué)院李洪森教授課題組在鋰離子電池快充負(fù)極材料設(shè)計(jì)以及空間電荷存儲(chǔ)機(jī)制的研究應(yīng)用中取得重要研究進(jìn)展。相關(guān)原創(chuàng)性研究成果以“A fast-charging/discharging and long-term stable artificial electrode enabled by space charge storage mechanism”為題在國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Nature Communications》在線發(fā)表。碩士研究生趙林一、王天生為該文第一作者，李洪森教授為通訊作者，其他通訊作者還有美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校余桂華教授以及中國海洋大學(xué)朱玥教授。這是李洪森教授課題組近半年來發(fā)表的第五篇國際頂級(jí)期刊學(xué)術(shù)研究成果（PNAS, 2023, 120, e2314362120、PNAS, 2024, 121, e2320030121、Angew Chem Int Ed,2024, 63, e202318444、Adv. Energy Mater., 2024,2400643）。
隨著電動(dòng)汽車和便攜式電子設(shè)備的快速發(fā)展和大規(guī)模生產(chǎn)使用，開發(fā)具有快速充電能力和超長穩(wěn)定循環(huán)能力的鋰離子電池是目前科學(xué)研究的重點(diǎn)。但通常為了實(shí)現(xiàn)高倍率的充放電性能往往伴隨著電池能量密度的犧牲。在這項(xiàng)工作中，研究人員基于空間電荷存儲(chǔ)機(jī)制，成功構(gòu)建系列電子導(dǎo)體/離子導(dǎo)體電極材料（Fe/LixM (M=O, F, S, N)），同時(shí)兼具高能量密度、高倍率性能和高循環(huán)穩(wěn)定性。通過熱力學(xué)擬合結(jié)合磁學(xué)測(cè)試，提出了人工電子/離子導(dǎo)體電極材料的Li插入優(yōu)勢(shì)機(jī)制調(diào)控原則，并建立了相應(yīng)機(jī)制模型。這項(xiàng)研究創(chuàng)造了一種可行的方法，將卓越的空間電荷存儲(chǔ)機(jī)制引入到了快充電極材料的設(shè)計(jì)中，可以彌合當(dāng)前電極材料與未來電池應(yīng)用日益增長的要求之間的性能差距矛盾，同時(shí)證明了空間電荷存儲(chǔ)在下一代超快充電儲(chǔ)能系統(tǒng)中的潛在可行性。
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-48215-2
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