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新聞網(wǎng)訊近日，物理科學(xué)學(xué)院李洪森教授課題組在研究外磁場(chǎng)調(diào)節(jié)自旋態(tài)協(xié)同尖端效應(yīng)催化鋁硫電池取得重要研究進(jìn)展。相關(guān)原創(chuàng)性研究成果以“Dual-Field Amplification via Nanotip-Engineered Catalysts for Efficient Spin-State and Ion Regulation in Aluminum-Sulfur Batteries”為題在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊 ACS Nano 在線(xiàn)發(fā)表。碩士研究生劉星君為論文的第一作者，李洪森教授為通訊作者，青島大學(xué)為第一通訊單位。

該工作是對(duì)研究團(tuán)隊(duì)之前PNAS, 2024, 121, e2320030121；Nat.Commun., 2024, 15, 3778；Adv.Mater., 2025, 2418784；Angew. Chem. Int. Ed.2025, 64, 29, e202503835以及J.Am.Chem.Soc., 2025, 147, 46136.等相關(guān)工作的延續(xù)。

鋁硫電池因其高達(dá)1392 Wh·kg^-1的理論能量密度而備受關(guān)注，在各種可充電電池應(yīng)用中顯示出巨大的前景。但其多硫化物的溶解和穿梭效應(yīng)導(dǎo)致庫(kù)侖效率低以及轉(zhuǎn)換反應(yīng)中動(dòng)力學(xué)遲緩的問(wèn)題嚴(yán)重限制了實(shí)際應(yīng)用。目前，人們通過(guò)添加催化劑可有效加快反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和減緩多硫化物穿梭效應(yīng)，極大提升了鋁硫電池性能。其中，施加外場(chǎng)以可忽略不計(jì)的能量成本促進(jìn)電催化性能是一個(gè)主要關(guān)注的話(huà)題。一方面，磁場(chǎng)可以改變催化劑自旋狀態(tài)，從而增加軌道雜化的幾率。另一方面，高曲率結(jié)構(gòu)可以放大局部電場(chǎng)和磁場(chǎng)，從而強(qiáng)化界面離子富集與遷移。因此，探索高曲率結(jié)構(gòu)及電子自旋與催化活性之間的關(guān)系，對(duì)鋁硫電池的發(fā)展非常關(guān)鍵。

研究團(tuán)隊(duì)以尖晶石材料NiCo₂O₄為研究對(duì)象，圍繞鋁硫電池中磁場(chǎng)對(duì)高曲率結(jié)構(gòu)催化劑自旋態(tài)的調(diào)節(jié)展開(kāi)深入研究，提出了尖端放大雙場(chǎng)與電子自旋調(diào)控相結(jié)合的催化策略。通過(guò)磁場(chǎng)誘導(dǎo)八面體位點(diǎn)的Ni³⁺自旋態(tài)轉(zhuǎn)變，結(jié)合局部放大的電場(chǎng)與磁場(chǎng)，可迅速提升鋁硫電池的電化學(xué)性能，為新型高催化活性電催化劑提供了新的設(shè)計(jì)思路。