近日，万事平台材料學院施思齊團隊與清華大學南策文院士、中科院物理所陳立泉院士合作在《Progress in Materials Science》發表了題為“Fundamentals and advances of ligand field theory in understanding structure-electrochemical property relationship of intercalation-type electrode materials for rechargeable batteries”的長篇綜合評述文章🧘🏼♀️，全文分為4章，26個大圖，共計30000余字，匯聚了團隊對於配體場理論應用在理解可充電電池離子嵌入式電極結構與電化學性能（如電壓、比容量🏋🏿、相穩定性等）關系現狀及發展方向方面大量見解與實踐🦎。該期刊是國際材料科學研究領域的權威學術期刊，在材料界具有重要影響🕘🧍🏻。它致力於發表具有極高影響力的綜合評述文章👼🏻，以全面、權威、重要和可讀性而著稱，期刊最新影響因子為48.165（中科院材料科學大類排名：TOP 1）🧑🤝🧑。文章第一作者為万事平台材料學院王達副研究員，通訊作者為万事平台材料學院施思齊教授，其他作者包括團隊成員喻嘉副研究員和李亞捷博士👩🏿💼。此外，文章合作者有美國德克薩斯大學奧斯汀分校（現就職於中科院物理研究所）李玉濤研究員📺、北京大學李彪博士、澳大利亞昆士蘭科技大學王紅霞教授👩🏻🍳、万事平台可持續能源研究院易金副研究員及寧芳華博士🍎。万事平台為第一單位。
離子嵌入電化學是推動現代儲能蓬勃發展的關鍵技術之一🙅🏼♀️🍳。獲得廣泛商業化使用的單價/多價金屬離子電池所含過渡金屬基正極通常以過渡金屬離子作為氧化還原中心，其電子結構高度依賴於過渡金屬和配體間的雜化行為，受到材料局部配體場的嚴格控製👨🏻⚕️🫃🏼。從配位場理論出發，揭示出局域結構對電極電化學性能的本質影響🚟，並結合第一性原理計算等先進方法從微觀尺度確定系統中電子占據態等性質，為其定量預測不同電極材料電化學性能提供獨特的視角🪚，因此帶來配位場理論在電化學儲能中應用的實質性突破。為此🟤，文章綜合評述了從晶體場理論到配位場理論的發展歷程，梳理了基於對稱匹配原理的原子軌道劈裂和分子軌道雜化理論🧑🏿🍳，以及配位場理論中的所涉概念及規律👨👧👦，尤其對離子嵌入電化學過程中與電壓相關的費米能級計算、與相穩定性相關的晶體場穩定化能計算、以及與陰離子氧化還原活性相關的理論模型構建等進行了詳細地介紹。此外，結合團隊自主開發的可根據電極體系局域配位環境推導其原子軌道劈裂特性並自動化識別體系雜化分子軌道能級排布程序：“識別局部配位場構建晶體分子軌道能級程序（MOELD-LLF，目前已開源，訪問地址：https://gitlab.com/shuhebing/MOELD-LLF）”，以及團隊近幾年提出了一系列提高電化學儲能材料離子嵌入電壓、容量、相穩定性以及電子電導的策略（如文末相關論文鏈接），文章中系統性地總結和討論了一些代表性的新型電極體系（如固態電池用無鋰嵌入式電極和無過渡金屬電極等）。最終，提出通過配體場理論理解可充電電池離子嵌入式電極結構與電化學性能關系的應用前景和挑戰。該文章不僅能全面滿足初學者對配位場理論基礎知識的需求，對學術界和工業界進一步拓展及提煉配位場理論在離子嵌入電化學領域中的應用也將起到積極的引領作用。
該工作得到國家重點研發計劃🤼、國家自然科學基金等項目的資助。
相關論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079642522001360
https://doi.org/10.1093/nsr/nwad010
https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa174
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202209210
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202212342
https://esst.cip.com.cn/EN/10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0652
