【摘 要】
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配位场理论融合了晶体场的静电作用和分子轨道的共价作用于1952年首次被提出，是解析热力学、地质矿物学和电化学系统中的结构畸变、热力学性质和磁性等物理/化学问题的基础。其中对于近年来快速发展的单价/多价金属离子电池领域，其电极材料通常是含有d电子的过渡金属化合物，目前仍普遍存在对具有不同配位场过渡金属电极材料中离子脱嵌电压、比容量以及相结构稳定等微观结构/电荷转移性能调控机理认识的不足。本文从配位场
【基金项目】
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国家重点研发计划项目（2021YFB3802104）； 国家自然科学基金优秀青年科学基金项目（51622207）； 国家自然科学基NSAF联合基金重点项目（U2030206）； 国家自然科学基金面上项目（11874254）； 国家自然科学基金青年项
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配位场理论融合了晶体场的静电作用和分子轨道的共价作用于1952年首次被提出，是解析热力学、地质矿物学和电化学系统中的结构畸变、热力学性质和磁性等物理/化学问题的基础。其中对于近年来快速发展的单价/多价金属离子电池领域，其电极材料通常是含有d电子的过渡金属化合物，目前仍普遍存在对具有不同配位场过渡金属电极材料中离子脱嵌电压、比容量以及相结构稳定等微观结构/电荷转移性能调控机理认识的不足。本文从配位场理论方法出发并结合可直接计算电子分布及占据特性的第一性原理计算方法，对离子脱嵌电化学过程中决定电压的费米能级计算模型、衡量相结构稳定性的晶体场稳定化能计算公式、调控阴离子氧化还原活性的理论模型等进行了严格的推导。在此基础上，提出针对刚性带体系的电压调控和含不同周期过渡金属材料相结构稳定性预测等一系列电极能量密度/相稳定性改进策略，并成功设计出无过渡金属Li（Na）BCF2/Li（Na）B2C2F2正极及嵌入式反应无锂MX2正极两种新型电极材料。本工作拓展了配位场理论在离子嵌入电化学中的应用，为从电子的能带调控角度设计高能量密度嵌入式电极材料提供了新思路。
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