Carbon Neutralization 青年编委专访 | 青岛大学 张凤玲

个人简介

张凤玲，特聘副研究员，硕士生导师。主要围绕高比能二次电池材料设计与界面反应机制开展研究，聚焦锂-氧气电池、富锂锰基正极等体系中的氧反应调控、催化电子转移和电极/电解液界面稳定化等关键科学问题。博士毕业于北京理工大学，师从陈人杰教授，近年来以第一/共一作者在Angewandte Chemie International Edition、National Science Review、Matter、PNAS等期刊发表论文，持续推动电化学储能与界面化学交叉研究。

课题组工作介绍

我们课题组面向国家“双碳”战略和高性能储能器件的发展需求，长期关注电化学储能过程中材料微观结构及界面电子转移与器件性能之间的内在联系。课题组的研究对象主要包括锂离子电池、新体系电池等高比能体系，研究特色通过原位磁学测试技术（包括原位PPMS、原位EPR）进行电池内部电子自旋相关反应机制表征。

在研究思路上，我们强调从界面和电子结构层面理解电池反应，而不仅仅停留在材料形貌或宏观电化学性能的比较。课题组通过材料设计构筑、电化学测试、原位/实时表征和理论计算相结合，研究电极/电解液界面处的电荷转移、活性中间体演变、反应产物成核/分解以及副反应抑制机制。希望通过这些基础研究，为高能量密度、长寿命和高安全性的下一代储能器件提供可借鉴的材料设计原则。

您认为您所在研究领域未来最主要的研究热点是什么？

我认为电化学储能领域未来的研究热点将更加聚焦在“高能量密度”与“高可靠性”的协同实现。具体来看，第一，高比能电池体系中的多电子反应、气-液-固三相反应和阴离子氧化还原反应仍将是重要方向，例如锂-氧气电池、富锂锰基正极、硫基/硝酸根等转化型体系。第二，电极/电解液界面将从体系调控走向机制化设计，如何精准控制溶剂化结构、界面电场、电子态分布和反应中间体寿命，是提升效率与稳定性的关键。第三，原位、实时和多尺度表征会成为揭示复杂电化学反应机制的重要支撑，尤其是对短寿命自由基、中间体、自旋态和界面电荷转移过程的动态监测。第四，面向产业化的安全性、低成本、可放大制备与全生命周期评价也会受到更多重视。未来真正有影响力的工作，可能不是单一性能指标的提升，而是能够把“可验证的新机制”转化为“可推广的设计方法”。

您近期在National Science Review期刊发表了“Spin-polarized d-orbital filling in cobalt catalysts boosts solution-mediated Li-O₂ batteries”文章。您能否和大家分享这项工作的特色和灵感来源？

这项工作实际上是我个人研究经历的一次自然延伸。硕士阶段，我主要围绕锂离子电池中过渡金属基负极材料的电化学反应机制开展原位磁学研究。那段经历让我逐渐认识到，过渡金属材料在储能反应中并不仅仅是提供容量或催化位点，其电子结构、自旋状态以及反应过程中的磁性演化，往往能够反映甚至调控电化学反应的本质过程。

进入博士阶段后，我开始接触锂氧气电池这一具有超高理论能量密度的新型电池体系。与传统锂离子电池不同，锂氧气电池的核心反应涉及氧气分子的活化、超氧中间体的生成与转化，以及放电产物的形成和分解。这些过程本质上都与电子转移和自旋相关。特别是氧气本身具有三线态基态，反应过程中还会产生具有未成对电子的活性氧中间体，因此我意识到，催化剂的自旋结构可能并不是一个“附加因素”，而是影响锂氧气电池反应动力学和可逆性的关键因素。

基于这样的思考，我们将关注点放在钴基催化剂的自旋极化d轨道填充上，尝试从电子自旋和轨道占据的角度理解其对溶液介导型锂氧气电池反应的调控作用。与以往更多关注催化剂形貌、比表面积或常规价态调控的研究不同，这项工作希望从更深层次的电子结构出发，揭示自旋极化d轨道如何影响氧中间体的吸附、电子转移以及Li2O2的可逆生成/分解过程，从而提升电池的反应动力学和循环稳定性。

我认为这项工作的特色主要体现在两个方面：一是将我此前在原位磁学和过渡金属电子结构研究中的积累，拓展到了锂氧气电池这一更复杂的气-液-固多相反应体系；二是从“自旋调控催化”的角度，为理解和设计高效锂氧气电池催化剂提供了新的思路。对我而言，这项工作不仅是一次具体材料体系的性能优化，更重要的是尝试建立自旋电子结构与电池反应机制之间的联系，为后续高比能电池体系中的材料结构设计提供新的启发。

作为Carbon Neutralization青年编委，您对Carbon Neutralization 期刊的未来展望是什么？对该期刊进一步推动有关领域的发展有何愿景？

Carbon Neutralization聚焦碳中和相关前沿科学与技术，具有鲜明的交叉学科属性。碳中和并不是单一学科能够解决的问题，它需要能源、材料、化学、物理、环境、工程和产业体系之间的深度协同。因此，我期待期刊未来能够继续发挥高水平学术平台的引领作用，重点关注清洁能源转化与存储、二氧化碳捕集与转化、氢能、催化、绿色制造、低碳材料以及能源系统集成等方向的原创性成果。

作为青年编委，我也希望期刊能够为青年学者提供更多展示创新思想的机会。例如，可以围绕新兴储能体系、先进原位表征、人工智能辅助材料设计、碳中和技术评价标准等主题组织专题专刊、青年学者论坛和高质量综述，促进不同研究群体之间的交流。未来，Carbon Neutralization不仅可以成为发表优秀论文的窗口，也可以成为凝聚学术共识、推动交叉融合和服务国家“双碳”战略的重要平台。

您从事科研以来，事业一直在稳步发展，能否请您谈谈您是如何进行职业规划的呢？职业发展中最重要和最难忘的经历是什么呢？您觉得对您的职业影响最大的人是谁？

我的职业规划总体上是围绕一个相对稳定的科学问题逐步深入：如何从材料结构和界面电子转移出发，理解并调控高比能电池中的复杂电化学反应。博士阶段，我接受了较为系统的电化学储能训练，逐渐认识到真正有价值的研究不仅要追求性能提升，更要回答“为什么”和“如何进一步推广”的问题。进入青岛大学后，我希望在已有研究基础上进一步形成自己的特色，把高比能电池、界面反应机制和原位表征方法结合起来，围绕氧反应、界面副反应和催化电子转移等方向持续积累。

对我而言，最难忘的经历是研究中第一次通过实验结果清晰捕捉到复杂电池反应背后的关键机制。当一个原本宏观上只能看到容量、电压和循环曲线变化的问题，能够通过电子结构或界面演变得到解释时，会让人真切感受到科学研究的深度。

对我职业影响最大的是硕士、博士阶段和工作以来遇到的导师、合作老师以及团队伙伴。他们不仅在学术上给予我严格训练，也让我认识到科研需要长期主义：既要敢于提出新问题，也要耐得住反复验证的过程；既要关注前沿热点，也要保持对基础科学问题的敬畏。

您认为什么是科学工作者最重要的品质？您在选择研究生的时候有什么标准？您对有志从事科学研究的青年学生有什么建议？

我认为科学工作者最重要的品质首先是真诚和严谨。科研中的很多问题并不会按照预期发展，面对“不好看”的数据或暂时解释不通的现象，能否客观记录、反复验证并诚实面对，是科研训练中非常重要的一部分。其次是好奇心和韧性。真正的创新往往来自对细节的追问，而不是简单重复已有路线；同时，科研也不可避免会经历失败和等待，需要长期坚持。

在选择研究生时，我更看重学生是否真正对科研有兴趣，是否愿意主动学习和思考。基础可以逐步训练，但责任心、执行力、逻辑表达能力和团队合作意识非常关键。我也希望学生能够保持开放心态，既能踏实完成实验，也愿意阅读文献、提出问题并参与讨论。

对有志从事科研的青年学生，我的建议是尽早建立扎实的基本功，包括文献阅读、实验规范、数据分析和学术表达；同时不要过早被短期结果限制，要学会从失败实验中寻找信息。选择一个真正值得长期投入的问题，比追逐短期热点更重要。

科研工作之余，您如何平衡生活和工作？您最大的爱好是什么？

科研工作具有很强的连续性，很多时候实验、数据和论文会占据大量时间。我的理解是，生活和工作的平衡并不一定意味着把二者完全切开，而是要形成相对稳定、可持续的节奏。在工作中尽量提高效率，把重要事情按优先级推进；在工作之外，也要给自己留出恢复精力和整理思路的时间。很多科研想法并不是在最紧张的状态下产生的，适当放松反而有助于保持长期创造力。

我的爱好比较简单，主要是阅读、运动和与家人朋友相处。阅读可以让我从科研之外获得新的视角，运动能够帮助自己保持状态。对青年科研工作者来说，保持身心健康非常重要。只有拥有稳定的节奏和积极的心态，才能更好地面对科研中的不确定性和长期挑战。

期刊介绍

发 展 历 程

2022年7月17日

期刊首刊发布仪式

2023年3月10日

期刊编委会在中国国际钠离子电池前沿技术与产业发展论坛期间举办

2023年3月11日

高级编委聘任仪式在中国国际钠离子电池前沿技术与产业发展论坛上举行

2023年5月

被国际知名学术期刊数据库DOAJ收录

2024年3月10日

助力第二届中国国际钠离子电池前沿技术与产业发展论坛

2024年4月16日

被ESCI数据库收录

2024年9月20日

助力2024纳米材料与器件创新发展大会

2024年11月16日

助力2024世界青年科学家峰会新能源技术论坛

2025年6月18日

获得首个影响因子=12

2025年7月18日

被EI数据库收录

2025年8月16日

被Scopus数据库收录

2025年8月21日

助力2025全省特种电池材料与技术重点实验室正式启动

2025年11月26日

2026年3月24日

入选新锐分区

Carbon Neutralization（《碳中和研究》期刊）是温州大学与Wiley共同出版的国际性跨学科开放获取期刊，立志成为综合性旗舰期刊。期刊于2022年创刊，名誉主编由澳大利亚新南威尔士大学Rose Amal院士担任，主编由温州大学校长赵敏教授和温州大学碳中和技术创新研究院院长侴术雷教授担任，编委会由来自11个国家和地区的28名国际知名专家学者组成，其中编委会19位编委入选2025年度全球“高被引科学家”。且期刊已被ESCI、Scopus、EI、CAS、DOAJ数据库收录，入选为中国科技期刊卓越行动计划二期高起点新刊、新锐分区、JCR分区Q1，并于2025年获得首个影响因子12。

Carbon Neutralization（《碳中和研究》期刊）重点关注碳利用、碳减排、清洁能源相关的基础研究及实际应用，旨在邀请各个领域的专家学者发表高质量、前瞻性的重要著作，为促进各领域科学家之间的合作提供一个独特的平台。

一审 |

张凤玲

二审 |

谢棉棉

三审 |

侴术雷

在线投稿

wiley.atyponrex.com/journal/CNL2

期刊编辑部

carbon-neutralization@wzu.edu.cn.

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