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近日，黑料网 李洪森教授课题组在研究三价铝离子在二维层状材料体系中固相扩散和界电荷转移中取得重要研究进展。相关原创性研究成果以《In-situ regulation on interfacial charge-transfer and interlayer Van der Waals force enables ultrafast aluminum-ion diffusion》为题在国际顶级学术期刊《Nano Letters》以封面论文形式在线发表。李洪森为通讯作者，徐逸飞为第一作者。

铝离子电池（AIBs）由于其独特的三电子氧化还原特性和高比容量，是最有前途的储能替代材料之一。然而，由于高电荷密度铝离子固有的强静电力导致其在层状插入型材料（例如，二硫化钼）体相和阴极-电解质界面处的扩散均受限。研究团队研究了影响阴极-电解质界面电荷转移速率和二硫化钼稳定相变的关键因素。空间位阻效应导致插入过程中电极-电解质界面上Li⁺积累过多（8 wt%），导致界面扩散能垒显著增加，Al³⁺固相扩散困难。相反，当Li⁺含量降至3.33 wt%时，Al³⁺的界面扩散能垒明显降低。这种减少，以及非积累的Li⁺的深度嵌入，促进了阴极内稳定和高质量的T相转变，有效地降低了层间范德华力。同时阐明了多阳离子共插层的电荷存储和氧化还原机理，并首次量化了Al³⁺和Li⁺在电化学插层过程中的容量贡献率。这种方法同时解决了界面扩散缓慢和具有挑战性的三价铝离子固相插层两个主要问题。