在锂离子电池（LIBs）中，许多优异基于过渡金属氧化物的电极均显示出超出其理论值的异常高存储容量。尽管已经广泛报道了这种现象，但是这种材料中潜在的物理化学机理仍然难以捉摸，仍是一个有争议的问题。

近日，得克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授，青岛大学李强副教授，李洪森教授，加拿大滑铁卢大学苗国兴教授报道了利用先进的原位磁监测技术，研究了T^M/Li₂O纳米复合材料内部电子结构的演化，以揭示这类LiBs中额外存储容量的来源。

文章要点

1）原位磁力分析法清楚地表明，在Fe₃O₄/Li模型电池中，低压放电期间，电化学还原的Fe纳米粒子可以存储大量自旋极化电子，这导致很大的过剩容量和和界面磁化强度的显著变化。

2）通过磁化强度的变化进一步量化了金属纳米颗粒的表面电容，并发现该电容与实验确定的电容非常吻合。此外，还验证了CoO、NiO、FeF₂和Fe₂N电极材料中存在这样的电容。

这些发现证明了LIBs中金属纳米颗粒的自旋极化表面电容的存在，为这种空间电荷储存机制在广泛的过渡金属化合物基电极材料中的应用奠定了基础。此外，研究还表明，原位实时磁监测技术是研究过渡金属相关材料在其它不可访问的器件系统中演化过程的一种通用工具。

Li, Q., Li, H., Xia, Q. et al. Extra storage capacity in transition metal oxide lithium-ion batteries revealed by in situ magnetometry. Nat. Mater. (2020)

DOI：10.1038/s41563-020-0756-y

https://doi.org/10.1038/s41563-020-0756-y