新闻网讯 近日，我校物理科学学院李洪森教授课题组在锂离子电池负极材料储能机制研究方面取得重要进展。相关研究成果以“Coupling Space Charge Storage With Alloying Reactions Anode for Ultrafast and High Energy Storage”为题在国际权威期刊Angewandte Chemie International Edition发表。硕士研究生郎健、湛纪强为该论文共同第一作者，李洪森教授为通讯作者。

随着锂离子电池在电动汽车及大规模储能等领域的快速发展，同时实现高能量密度与高功率密度成为当前研究的核心挑战之一。传统石墨负极受限于较低的理论容量与不足的倍率性能，难以满足应用需求；Sn基负极虽具备较高理论容量，但在循环过程中存在体积膨胀及反应动力学缓慢等问题。近年来，空间电荷存储机制因其优异的快速充放电能力受到关注，但其能量密度仍存在不足。因此，如何将空间电荷机制与传统储能机制有效结合，实现性能协同提升，成为亟需解决的关键科学问题。针对上述问题，研究团队设计并构建了一种混合电子/离子/合金导体材料（Fe/Li₂O-Sn），通过将空间电荷存储机制与Sn的合金化反应进行耦合，实现两种机制的优势互补，从而兼顾高能量与高功率输出。研究表明，金属Fe与Li₂O之间的强界面作用及其丰富界面结构，有效构建了电子与离子协同传输通道，显著促进锂离子的快速扩散；与此同时，Sn的合金化反应在该体系中不仅保持了较高理论容量，得益于混合电子/离子/合金导体的结构设计表现出明显改善的反应动力学。通过XPS、XANES、EXAFS及磁学分析等多种表征手段，系统揭示了该材料中空间电荷储能与合金化反应的协同机制。电化学测试结果表明，该电极在40 A g^-1的高电流密度下仍可稳定工作，并实现1242 Wh kg^-1的高能量密度，在10 A g^-1条件下循环20000次后容量保持率达87%，展现出优异的倍率性能与循环稳定性。该研究从机制设计角度出发，为构建兼具高能量密度与高功率密度的锂离子电池负极材料提供了新的思路，对高性能储能体系的开发具有重要意义。

近年来，李洪森教授致力于界面电荷调控先进能源材料的研究，目前以通讯或第一作者发表SCI论文60余篇，包括领域内主流期刊Nat. Mater.、PNAS（2）、Nat. Commun.、Adv. Mater.（4）、J. Am. Chem. Soc.（2）、Angew. Chem. Int. Ed.（4）、Energy Environ. Sci.（2）、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.（2）、ACS Nano（2）、Nano Lett.（5）等。组内培养的研究生升博率在90%以上，于清华大学、复旦大学、上海交通大学、中国科学技术大学、华中科技大学、北京理工大学、同济大学、南开大学、华南理工大学、中国海洋大学等高校攻读博士学位。

该研究得到了国家自然科学基金青年科学基金项目B类以及山东省泰山学者计划的资助。