近日，课题组在锂离子电池快充负极材料设计以及空间电荷存储机制的研究应用中取得重要研究进展。相关原创性研究成果以“A fast-charging/discharging and long-term stable artificial electrode enabled by space charge storage mechanism”为题在国际顶级学术期刊《Nature Communications》在线发表。硕士研究生赵林一、王天生为该文第一作者，李洪森教授为通讯作者，其他通讯作者还有美国德克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授以及中国海洋大学朱玥教授。这是课题组继2021年1月发表Nature Materials,（https://www.nature.com/articles/s41563-020-0756-y）以来，再次在Nature子刊上发表重要学术成果，同时也是近半年来课题组发表的第四篇国际顶级期刊学术研究成果（PNAS, 2023, 120, e2314362120、Angew Chem Int Ed, 2024, 63, e202318444、PNAS, 2024, 121, e2320030121）。
随着电动汽车和便携式电子设备的快速发展和大规模生产使用，开发具有快速充电能力和超长稳定循环能力的锂离子电池是目前科学研究的重点。但通常为了实现高倍率的充放电性能往往伴随着电池能量密度的牺牲。在这项工作中，研究人员基于空间电荷存储机制，成功构建系列电子导体/离子导体电极材料（Fe/LixM (M=O, F, S, N)），同时兼具高能量密度、高倍率性能和高循环稳定性。同时通过磁性分析结合热力学表征，提出了人工电子/离子导体电极材料的Li插入优势机制调控原则，并建立了相应机制模型。这项研究创造了一种可行的方法，将卓越的空间电荷存储机制引入到了快充电极材料的设计中，可以弥合当前电极材料与未来电池应用日益增长的要求之间的性能差距矛盾，同时并证明了空间电荷存储在下一代超快充电储能系统中的潜在可行性。