中科院过程所开创多壳层空心结构普适合成方法

近日，中科院过程工程研究所研究员王丹课题组开创了多壳层空心结构的普适合成方法——“次序模板法”，相关研究结果发表在《先进材料》上，并被选为该期杂志的内封底。

　　王丹及其合作者在以往成果的基础上，进一步改进了“次序模板法”，通过对Co/Mn离子摩尔比的调变，调控吸附了金属离子的碳球在煅烧过程中的晶化速率，实现了对复合金属氧化物多壳层空心球壳层数的控制，成功制备了七壳层的空心球。

　　碱性二次电池具有高的功率密度与能量密度，能够发生快速可逆的表面氧化还原反应，广泛应用于各种电力系统中。过渡金属氧化物纳米材料由于具有大比表面积、高法拉第电容，作为电极材料获得了科研人员的特别关注。但是，纳米颗粒容易团聚，会导致电化学活性表面积的降低，从而增加固相扩散的电阻。多壳层空心球的独特结构有助于攻克这一难题。

　　得益于复合金属氧化物的协同作用，以及多壳层空心球的大比表面积和孔体积等结构特征，该七壳层空心球用作电极材料能够提供更多的活性位点，并有利于电解质的传输，表现出优异的电荷存储性能和卓越的稳定性。

　　在三电极系统中，七壳层空心球的比容量达到了创纪录的236.39 mAh g-1（电流密度1Ag-1），循环2000次后仍能保持96.07%的容量；在碱性二次电池系统中，七壳层空心球的比容量高达106.85 mAh g-1（电流密度0.5 A g-1），循环3000次后仍能保持84.17%的容量。该成果为多壳层空心结构的可控合成，以及高效能源材料的研发开辟了新路径。