青岛大学李洪森团队Adv. Energy Mater.：探测转化型电极材料草酸钴充放电过程界面电子积累与转移

第一作者：李玉昊、戴鹏浩

通讯作者：朱玥*，李洪森*

单位：中国海洋大学，青岛大学

电化学储能装置已经深入到我们的日常生活中，并将在不久的将来继续在更多方面发挥作用，例如便携式和可穿戴电子产品，交通电气化和智能电网的集成。为了满足对电化学储能器件日益增长的需求，科学界坚持研究电化学反应的内在机制，努力提高电化学储存和转化的效率，降低成本。大量的研究强调过渡金属的电子轨道结构的动态变化，对其参与的电化学过程产生决定性的影响。在此背景下，探索活性材料先前难以察觉的电子结构变化并阐明其在电化学反应中的关键作用，对于理解和开发用于更好的电化学储能装置的先进材料体系具有重要意义。

近日，青岛大学李洪森教授和中国海洋大学朱玥教授等人以转化型电极材料草酸钴为研究对象，采用微观表征、光谱分析、磁学测试并结合第一性原理计算，探测到了电极材料充放电过程中界面电子积累和转移，合理的解释了草酸钴电极材料的额外容量的主要来源。在更广泛的背景下，电池中所展示的界面催化可能会激发新的研究方向，进而合理设计电化学储能装置先进材料系统。该文章以“Probing electronic structure changes in cobalt oxalate anode for lithium-ion batteries”为题发表在Advanced Energy Materials上。青岛大学硕士研究生李玉昊、戴鹏浩为本文第一作者。

作者通过微观表征、光谱分析和磁性测试相结合的方法对CoC₂O₄负极中的锂储存过程进行了系统的研究，实时监测了活性材料的电子结构变化。CoC₂O₄首先转化为Li₂C₂O₄/Co复合材料，然后Li₂C₂O₄分解为更深层次的放电产物。通过实时监测Co的电子结构变化，可以看到在转化反应发生后，Li₂C₂O₄/Co界面上有自旋极化电子的存储，建立“电子超压”，其随着Li₂C₂O₄分解而释放。对于锂盐的分解过程，Co纳米颗粒发生了催化作用，紧密界面的存在也是必不可少的，作者以一种全面的方式阐明了在这种特定材料中观察到的额外容量的来源。除了本研究中描述的CoC₂O₄/Li电池体系之外，在许多其他转化型材料中也可能存在相同的储能机制。

Probing Electronic Structure Changes in Cobalt Oxalate Anode for Lithium-Ion Batteries

李洪森，青岛大学教授，博士生导师，山东省“泰山学者”青年专家、山东省优青、山东省高校优秀青年创新团队负责人。

近年来一直致力于转化型电极材料与自旋极化电容的研究，截止到目前，发表SCI论文100余篇，其中以第一或通讯作者发表的SCI论文50余篇，包括Nat. Mater.、PNAS（2）、Nat. Commun.、Adv. Mater.（2）、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Energy Environ. Sci.（2）、Nano Lett.（2）、Adv. Funct. Mater.（2）、Adv. Energy Mater.、Adv. Sci.、Nano Today、Nano Energy、Energy Storage Mater.（5）、Small等，其中10余篇论文入选ESI高被引论文、热点论文、封面论文。申请/授权发明专利23件，合著中英文教材/专著3部。获河南省教育厅科技成果奖一等奖、江苏省科学技术奖二等奖、中国硅酸盐学会全国优博等。受邀担任Nano Research、Carbon Energy、Chinese Chemical Letters、Nano Research Energy、Advanced Powder Materials、International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials（IJMMM）等期刊青年编委。