《Nature Materials》刊发我校物理科学学院青年教师李强、李洪森最新研究成果

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近日，物理科学学院青年教师李强、李洪森以共同一作兼共同通讯作者身份在国际顶尖期刊《Nature Materials》（《自然.材料》）在线发表了题为“Extra storage capacity in transition metal oxide lithium-ion batteries revealed byin situmagnetometry”的原创研究成果。这是青岛大学首次以第一署名单位和通讯单位在《Nature Materials》发表科研论文。《Nature Materials》是由Nature 出版集团出版发行的全球著名的期刊，是材料、物理、化学等交叉学科领域最具影响力的期刊之一，2019年影响因子高达38.887。

       该研究聚焦于锂离子电池中过渡族金属化合物材料反常的超出理论极限的额外容量现象，这一现象困扰了储能领域近20年，被国内外研究人员广泛关注。为了揭示这一关键科学问题，多位国际能源领域知名专家都对该现象提出了理论解释（如凝胶聚合物薄膜的生长，空间电荷存储以及LiOH到Li2O和LiH的表面转化），然而由于电极材料界面处的复杂性超出常规设备的测试能力，其蕴藏的储能机制始终处于争议中。
       围绕此关键科学问题，作者对过渡族金属化合物储能机制进行了深入研究，并取得了重大突破。基于自主构建的原位磁性监测技术和自旋电子学理论，研究揭示了过渡族金属化合物Fe3O4的额外容量主要来源于过渡族金属Fe纳米颗粒表面的自旋极化电容，并证明这种空间电荷电容广泛存在于各种过渡族金属化合物中，费米面处3d电子高电子态密度发挥关键作用。研究结论突破了人们对传统锂离子电池储能方式（Insertion、Alloying、Conversion）的认知，首次在实验上直观地证实了空间电荷储锂机制，并进一步明确了电子存储位置。该工作不仅为设计下一代高性能储能器件提供了新方向，也为能源材料的设计制备提供了一种有力的测试分析技术。
该工作为我校物理科学学院李强、李洪森两位青年教师通力合作所取得的重大成果。其中，我校硕士研究生夏清涛、胡正强为共同一作；美国得克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授和加拿大滑铁卢大学苗国兴教授为共同通讯作者。论文主要作者还包括青岛大学龙云泽和王晓雄特聘教授、山东大学颜世申教授、中国科学院物理所葛琛、张庆华、谷林研究员、美国麻省理工大学Moodera教授等。
       论文链接：Extra storage capacity in transition metal oxide lithium-ion batteries revealed by in situ magnetometry, Nature Materials, 2020, https://doi.org/10.1038/s41563-020-0756-y.

编辑：李鹏  

      文章来源：青岛大学

       李强，博士，副教授。 2007年毕业于山东大学物理学基地班，2014年于山东大学获凝聚态物理博士学位，2012-2013年在加拿大滑铁卢大学量子信息研究所交流访问。2014年就职于青岛大学新能源科学与工程系。主要从事自旋电子材料与器件、新能源储能材料与器件研究工作。近年来，主持或参与国家、省市厅级科研项目共15项；在Adv. Funct. Mater.、Phys. Rev. B.、Appl. Phys. Lett.、Nanoscale、 Electrochim. Acta、Sci. Rep.等国际知名期刊发表SCI论文50余篇；授权国家发明专利5项；担任Appl. Phys. Lett.、Journal of Applied Physics、Chinese Physics Letters等学术期刊审稿人。

       李洪森，青岛大学特聘教授，硕士生导师，物理科学学院功能纳米材料与储能技术课题组负责人。2017年于南京航空航天大学（与美国德克萨斯大学奥斯汀分校联合培养）获得工学博士学位，入围中国硅酸盐学会全国优博。主要从事新型功能纳米材料在新能源领域的基础和应用研究，研究方向包括新型储能技术、锂（钠、钾）离子电池、铝离子电池、混合离子电容器等。目前已在Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.、Adv. Energy Mater.、Nano Lett.、Nano Today、Adv. Funct. Mater.、Nano Energy、Energy Storage Mater.、Chem. Mater.、Small等国际权威学术期刊发表SCI论文50余篇，被引用3500余次，ESI高被引论文7篇，申请发明专利9项。成果发表后被诸多国际主流科技媒体发文报道，包括MRS Bulletin、Wiley Materials Views、Irish Times、NanotechWeb、Nanowerk以及TechXplore等。目前作为项目负责人主持青岛大学高层次引进人才启动基金、国家自然科学基金、山东省自然科学基金以及青岛市应用基础研究计划项目等多项研究课题。