近日,我校化学与化工学院海南省电化学储能与能量转换重点实验室张定老师与广西民族大学雷炳新教授、中山大学卢锡洪教授合作,在镍锌电池正极材料研究方面取得重要突破。该研究针对氢氧化镍正极材料在实际应用中存在的容量受限、倍率性能差和循环稳定性不足等问题,提出了一种基于电子离域驱动的双电子转移机制的NiCo-LDH正极材料设计新策略。
研究团队通过在中空碳壳(HCS)表面构建超薄NiCo-LDH层(NC@HCS),并引入钴掺杂,成功诱导NiO₆八面体结构发生畸变,促使Ni的eg* 轨道发生分裂与电子离域,进而在费米能级附近形成新的电荷转移轨道。这一电子结构的调控显著降低了Ni(OH)₂的氧化电位,有效抑制了析氧副反应(OER)。同时,超薄层状NiCo-LDH结构削弱了层间氢键作用,显著降低了脱氢过程中的能垒,从而实现了Ni(OH)₂ → NiOOH → NiO₂的高效转化。实验结果表明,NC@HCS材料在5A g⁻¹的电流密度下,实现了528 mAh g⁻¹的高比容量(面容量达0.63 mAh cm⁻²),远超传统单电子转移材料。
该研究成果以“Electron Delocalization‐Driven Dual‐Electron Redox Chemistry in NiCo‐LDH for High‐Capacity Aqueous Ni–Zn Batteries”为题,发表于化学类国际顶级学术期刊《Angewandte Chemie International Edition》(中国科学院SCI一区Top,影响因子16.9),并被选为VIP论文(Very Important Paper)。海南师范大学为第一通讯单位,张定老师为第一通讯作者兼第一作者,雷炳新教授与卢锡洪教授为共同通讯作者。
我校张定课题组在《Angewandte Chemie International Edition》发表论文