厦门大学 | 孙世刚院士/李光教授/廖洪钢 | 一周三连Nature | 锂硫电池/富锂正极/全基因组复制 | 顶刊帽子戏法

一周三连 Nature！双一流大学上演顶刊"帽子戏法"

近日，厦门大学研究团队在国际学术期刊《自然》（Nature）上连发 3 篇研究成果，覆盖能源材料、生命科学两大前沿方向，上演了一出顶刊"帽子戏法"。

一、第一篇|孙世刚院士/廖洪钢教授：锂硫电池界面反应新机制

厦门大学化学化工学院孙世刚院士、廖洪钢教授团队联合华中科技大学黄云辉教授团队等，借助自主开发的电化学原位液相透射电子显微装置，直接观测到电极/电解液界面处由浓度驱动的相分离现象。结合电化学研究和理论计算，揭示了锂硫电池中高浓度多硫化锂界面层的形成与演化规律，阐明了界面层中"表面介导"和"溶液介导"的电荷转移动力学过程，及其调控硫化锂沉积与溶解的微观机制。

该发现为深入认识贫电解液条件下锂硫电池的反应本质、为设计和发展高能量密度、快充锂硫电池体系提供了新的理论基础。相关研究成果以 "Revealing competitive interfacial reactions in high-energy Li-S batteries" 为题发表于 Nature 杂志。

重要发现：

• 锂硫电池中存在两条竞争的电荷转移路径：表面介导（决定硫化锂"从哪里开始长"）+ 溶液介导（决定硫化锂"能否继续长厚"）；
• 研究表明，在受限的高浓度界面环境中，聚集的多硫化锂离子也可以成为跨越表面的电荷转移路径和快速硫转化的介质--这是一个反直觉的重要发现；
• 基于上述发现，团队进一步提出优化电极设计策略：在 4 mgS cm?? 的硫负载下，电池循环 400 周后容量保持率达 82.3%；在 26.8 mA cm?? 的高电流密度下可实现 15 分钟快充及 766 mAh g?? 的放电容量保持。

论文第一作者：厦门大学化学化工学院 2024 届博士周诗远（南强优博计划）；共同第一作者：华中科技大学裴非研究员（厦大 2023 届博士）、福州大学郑琦正副教授（厦大 2025 届博士）。该团队前期研究成果（Nature, 2023, 621: 75-81）曾入选 2023 年度"中国科学十大进展"。

二、第二篇|彭栋梁/谢清水团队：富锂正极材料快速化成新策略

6 月 17 日，厦门大学材料学院彭栋梁、谢清水团队联合美国西北大学李坚涛博士在富锂正极材料方面取得重要进展。该工作基于富锂锰基正极材料的本征反应特性，提出了一种高效快速化成策略，旨在解决锂电池电极材料高容量与长循环性能无法兼顾的难题，为基于富锂层状氧化物正极的锂电池的实际应用提供了理论依据与技术路径。

研究成果显示，采用高速率化成时正极材料中残余锂离子能够通过自钉扎效应有效抑制化成过程中的结构劣化，而且快速化成阶段所诱导的低浓度结构缺陷能够降低后续更高荷电状态下循环时材料产生的晶格应变累积，同时提升电池的比容量（提升 20%）和循环性能（提升 36%）。不仅如此，该策略还具有良好的普适性，能够推广到不同成分的富锂正极材料，并适配不同的电解液体系与不同负极材料（如石墨、钛酸锂、锂金属等）。

相关成果以 "Fast formation to reinforce lithium-rich cathode" 发表于 Nature。论文第一作者是厦门大学材料学院 2022 级博士生范孟健。

三、第三篇|李光教授：全基因组复制塑造脊椎动物脑细胞演化

6 月 10 日，牛津大学生物系 Sebastian Shimeld 教授团队与厦门大学生命科学学院李光教授团队在 Nature 期刊发表题为 "Whole-genome duplication shaped cell-type evolution in the vertebrate brain" 的研究论文。该研究通过对人、小鼠、蜥蜴、七鳃鳗和文昌鱼 5 种不同脊索动物大脑细胞类型演化开展了系统比较分析，发现全基因组复制（WGD）保留的基因对脊椎动物早期大脑细胞类型多样化发挥重要作用。

脊椎动物的出现是生命演化史上的一次重大跃迁，其标志是形成了脊柱、神经嵴和内骨骼等创新性特征。不仅如此，脊椎动物的脑也变得极度复杂，出现了具有明显形态和功能分化的端脑、间脑、小脑等结构，这大大增强了它们适应不同生态位的能力。发生在脊椎动物演化早期的全基因组复制（WGD）事件，一直被认为是推动脊椎动物器官结构创新和复杂化的关键诱因。然而，目前对于 WGD 在脊椎动物脑细胞类型演化以及脑复杂化进程中的贡献，仍缺乏有力证据支撑。该研究填补了这一空白。

四、为什么是厦门大学？

厦门大学作为国家"双一流"建设高校，长期深耕基础研究与原始创新。本周内三篇 Nature 论文的连发，不仅展现了其化学化工、材料科学、生命科学三大优势学科的顶尖科研实力，更凸显了学校在能源转型、生命健康等国家战略方向上的系统布局与协同攻关能力。

• 化学化工学院：孙世刚院士领衔，长期深耕电化学与能源材料领域，是我国电化学基础研究的核心力量之一；
• 材料学院：彭栋梁、谢清水团队在锂电池正极材料方向持续产出标志性成果；
• 生命科学学院：李光教授团队聚焦脊椎动物演化发育生物学，与牛津大学等国际顶尖团队紧密合作。

三篇 Nature 同时上线，不仅是厦大科研的"高光时刻"，更是中国基础研究整体实力跃升的缩影。从能源材料到生命科学，从单兵突进到团队协同--双一流大学的"国家队"角色，正被持续验证。