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李洪森教授课题组在锂硫电池催化机制研究方面取得重要进展。相关研究成果以“Achieving Accelerated Electrochemical Kinetics in Lithium-Sulfur Batteries by Regulating the Asymmetry Factor g of Chiral Catalysts”为题发表于《国家科学评论》（National Science Review）。硕士研究生王世鑫为该论文第一作者（南开大学攻读博士学位），李洪森教授为通讯作者。
近年来，锂硫电池凭借较高的理论能量密度受到广泛关注，但多硫化锂穿梭效应以及缓慢的硫氧化还原动力学严重制约了其实际应用。传统电催化调控主要通过异质原子掺杂、异质结构等方式改变催化剂电子结构，但不同元素和化学组成之间存在较大差异，难以实现稳定且普适的电子结构调控。因此，如何从新的维度精准调控催化活性位点的电子结构与反应动力学，成为锂硫电池催化领域亟需解决的关键科学问题。针对上述问题，研究团队引入手性诱导自旋选择效应（CISS），构建了手性分子修饰的Co3O4纳米颗粒，并通过调控手性不对称因子（g因子）实现对催化剂自旋状态的调节。研究发现，手性Co3O4能够作为“自旋过滤器”促进自旋选择性电子传输；进一步施加外部磁场，可以有效提高材料的g因子，从而增强CISS效应。随着g因子增加，硫还原反应过电位持续降低，锂硫电池容量也随之提升，表明手性不对称因子能够直接影响硫氧化还原反应的催化性能。为揭示其中的作用机制，研究团队结合电化学测试和密度泛函理论计算发现，随着g因子增加，Co催化位点的自旋态逐渐升高，并伴随Co d带中心上移，增强了Co 3d与S 3p轨道之间的杂化和电子态重叠，从而促进催化剂与多硫化锂之间的电子转移。同时，更高的g因子能够降低硫还原过程中各基元反应步骤的能垒，并增强对硫物种的吸附，最终加快多硫化锂的催化转化。电化学结果进一步表明，随着g因子持续增加，锂硫电池的比容量、倍率性能和循环稳定性均得到改善。该研究建立了“g因子—自旋态—电子结构—硫转化动力学—电池性能”之间的关联，为利用电子自旋工程调控过渡金属催化剂提供了新的思路，也为高性能锂硫电池催化材料的设计提供了新的机制基础。
近年来，李洪森教授在界面电荷储能先进能源材料领域不断取得突破，以通讯作者身份先后在Nat. Mater.、PNAS、Nat. Commun.、Nat. Sci. Rev.、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等领域主流期刊发表高水平论文60余篇，申请/授权国家发明专利28件。该工作得到了国家自然科学基金青年科学基金项目B类（原国家优青），山东省泰山学者人才工程以及山东省自然科学基金优秀青年科学基金等项目的资助。
