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新聞網訊 近日，我校物理科學學院李洪森教授課題組在鋰離子電池快充負極材料設計以及空間電荷存儲機制的研究應用中取得重要研究進展。相關原創(chuàng)性研究成果以“A fast-charging/discharging and long-term stable artificial electrode enabled by space charge storage mechanism”為題在國際頂級學術期刊《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奧斯汀分校余桂華教授以及中國海洋大學朱玥教授。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期刊學術研究成果（PNAS, 2023, 120, e2314362120、PNAS, 2024, 121, e2320030121、Angew Chem Int Ed,2024, 63, e202318444、Adv. Energy Mater., 2024,2400643）。

隨著電動汽車和便攜式電子設備的快速發(fā)展和大規(guī)模生產使用，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研究的重點。但通常為了實現(xiàn)高倍率的充放電性能往往伴隨著電池能量密度的犧牲。在這項工作中，研究人員基于空間電荷存儲機制，成功構建系列電子導體/離子導體電極材料（Fe/Li_xM (M=O, F, S, N)），同時兼具高能量密度、高倍率性能和高循環(huán)穩(wěn)定性。通過熱力學擬合結合磁學測試，提出了人工電子/離子導體電極材料的Li插入優(yōu)勢機制調控原則，并建立了相應機制模型。這項研究創(chuàng)造了一種可行的方法，將卓越的空間電荷存儲機制引入到了快充電極材料的設計中，可以彌合當前電極材料與未來電池應用日益增長的要求之間的性能差距矛盾，同時證明了空間電荷存儲在下一代超快充電儲能系統(tǒng)中的潛在可行性。

論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-48215-2