近日，物理科学学院李强教授团队在原位磁学探针监测电化学固体电解质界面（SEI）储能机制研究方面取得重要进展。研究团队利用原位磁性测试技术（operando magnetometry）实时追踪SEI/电极界面的电荷演化，在Fe₃C基体系中揭示了SEI参与界面空间电荷存储的动态过程，为理解电化学界面的电荷传输与储存机制提供了新的实验视角。相关研究成果以“Operando Magnetometry Decodes Space-Charge Storage in the Solid-Electrolyte Interphase”为题，于2026年8月24日在线发表于国际顶级期刊Advanced Materials，文章链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.74811。青岛大学为论文第一完成单位，物理科学学院学生廖舒玄（香港城市大学博士录取）、刘海宁（北京化工大学博士录取）和教师张凤玲为论文共同第一作者，张凤玲、李强教授为论文共同通讯作者。

SEI是电极与电解液接触后形成的纳米尺度界面层，对离子传输、电极稳定性以及电化学性能具有重要影响。传统认识通常将SEI视为抑制电极与电解液持续副反应的被动钝化层。然而，近年来的界面空间电荷理论表明，当电子和离子的传输在异质界面两侧发生解耦时，界面本身可能产生额外的电荷存储。SEI是否能够作为这一过程中的功能组分参与储能，以及如何在充放电过程中实时捕捉这种界面电荷变化，一直是相关研究面临的重要挑战。

针对这一问题，研究团队选取兼具高电子电导率和明显铁磁性的Fe₃C作为“磁探针”，将界面电子状态的变化转化为可实时监测的磁学响应。原位磁性测试结果显示，在约0.01-1.4 V的低电压区间内，Fe₃C NP@C电极的磁化强度随充放电过程呈现高度可逆的变化，并与电化学过程保持良好的对应关系。进一步结合透射电子显微镜、X射线光电子能谱、飞行时间二次离子质谱、电化学分析以及理论计算等多尺度证据，研究结果支持一种SEI中心的“电子-离子分工”（job-sharing）界面储能图景：富无机组分的SEI主要提供离子传输通道，而Fe₃C作为电子导体提供界面电子存储一侧，两者协同形成界面空间电荷存储。

研究进一步通过调控界面两侧的传输条件对这一机制进行了验证。当采用聚氧化乙烯基全固态电解质削弱SEI侧离子传输后，低电压容量贡献和相应磁学响应均显著降低；另一方面，在通过酸刻蚀去除Fe₃C后，剩余碳材料的容量明显下降且趋于稳定。这些对照结果进一步表明，SEI侧的离子传输和Fe₃C侧的电子传输共同参与了该界面储能过程。基于工况磁测量识别的低电压区间，该界面空间电荷过程对应约236 mAh g^-1的容量，占电极总容量的约39%。

在机制研究基础上，团队进一步将Fe₃C NP@C电极应用于锂离子混合电容器和钾离子电池储能体系。其中，组装的锂离子混合电容器在20,000 W kg^-1的高功率密度下仍可实现98.9 Wh kg^-1的能量密度，并表现出良好的循环稳定性。相关结果说明，界面空间电荷存储不仅有助于深化对SEI功能的基础认识，也为高功率储能体系中的界面设计提供了新的思路。

该工作通过实验表征、原位磁学测试和理论分析的相互结合，拓展了传统SEI作为被动钝化层的认识，表明在特定电极体系中，SEI还可能作为离子侧功能组分参与界面电荷存储。同时，该研究展示了原位磁学测试在Fe₃C基体系中研究动态电化学界面过程的应用潜力，为进一步探索复杂电极/电解质界面的动态电荷行为提供了新的研究手段。该研究工作得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目资助。