Déverrouiller les portes de spin des oxydes de métaux de transition via des stimuli de contrainte pour augmenter le stockage d'ions potassium

Résumé Les oxydes de métaux de transition (OMTs) sont essentiels dans le stockage d'énergie électrochimique, offrant rentabilité et une large fenêtre de potentiel. Cependant, leur plein potentiel est limité par une mauvaise compréhension de leur cinétique de réaction lente et des problèmes de stabilité. Cette étude s'écarte du nano-structuration complexe conventionnelle, se concentrant plutôt sur le transfert de charge lié au spin et les interactions orbitales pour améliorer la dynamique de réaction et la stabilité des OMTs pendant les processus de stockage d'énergie. Nous avons réussi à reconfigurer la dégénérescence orbitale et l'occupation électronique dépendante du spin en perturbant la symétrie des sites magnétiques de cobalt (Co) par des stimuli de contrainte simples. La clé de cette approche réside dans le shell 3d de Co non rempli, qui sert de régulateur dépendant du spin pour le transfert de porteurs et les interactions orbitales au sein de la réaction. Nous avons observé que l'ouverture de ces 'portes de spin' se produit lors d'une transition d'un état à faible spin symétrique à un état à haut spin asymétrique, entraînant une cinétique de réaction améliorée et une stabilité structurelle maintenue. Spécifiquement, l'Al−Co3O4 réarrangé par spin a montré une capacitance spécifique de 1371 F g −1, ce qui est 38 % supérieur à celle du Co3O4 non altéré. Ces résultats éclairent non seulement les effets de spin dans les OMTs magnétiques, mais établissent également un nouveau paradigme pour la conception de matériaux de stockage d'énergie électrochimique avec une efficacité améliorée.