过渡金属草酸盐具有可逆容量高、原料丰富、成本低、合成步骤简单等优点，是极具前景的锂离子电池负极材料。但是金属草酸盐的低导电性和缓慢Li⁺扩散动力学导致其倍率性能和循环稳定性还难以满足大规模储能的应用。插层赝电容行为在快速充放电过程中不会发生物相转变，能极大提升电池材料的倍率性能和结构稳定性。插层赝电容的核心在于构建稳定的骨架和晶体结构来提供Li⁺快速传输的通道并能适应快速嵌锂/脱锂过程中材料的层间距扩大/收缩。Li⁺的传输动力学跟材料的结晶度有很大关系，高结晶性材料因其长程有序的原子分布能促进Li⁺的传输。

最近，我院王舜教授/张青程副教授团队通过螯合剂辅助水热策略开发出了具有高结晶度和稳定骨架的CoC₂O₄ (CoC₂O₄-HK)颗粒。高结晶度有助于促进Li⁺的快速扩散并获得高的插层赝电容，从而极大地提升了材料的储锂比容量、倍率性能和循环稳定性。此外，当CoC₂O₄-HK应用在Li-S电池领域时，CoC₂O₄-HK的高结晶性能改善材料的界面电子传递，加快了多硫化物反应动力学。

文章要点：

1. 通过柠檬酸钾辅助水热合成了高结晶性的CoC₂O₄-HK颗粒，它能提供稳定的骨架和长程有序的原子分布来促进Li⁺的快速传输和插层赝电容行为。通过非原位的XRD和XPS等发现CoC₂O₄在快速充放电过程中同时具有插层赝电容行为和可逆转化反应CoC₂O₄+2Li⁺+2e^-→Co+Li₂C₂O₄，其中插层赝电容在CoC₂O₄的储锂过程中占了主导地位。

2. 插层赝电容主导的动力学使CoC₂O₄-HK电极具有优异的倍率能力和长循环寿命。该电池经过1000次循环后仍能保持835 mA h g^-1的可逆容量。即使在5 A g^-1的高电流密度下，CoC₂O₄-HK电池仍能获得650 mA h g^-1的容量。

3. 高结晶性的CoC₂O₄-HK能改善材料的界面电子传递，当其被添加到C/S复合材料中制成C/CoC₂O₄/S电极时，在2 C时表现出1021.5 mA h g^-1的高可逆容量，并且在500次循环后仅有0.079%的单圈衰减率。

4. DFT理论计算表明在C/S复合材料中加入CoC₂O₄-HK，不仅可以促进电子转移和C/CoC₂O₄阴极上反应中间体的吸附-激活，而且可以加速多硫化物的催化转化，从而明显提高Li-S电池的反应动力学。

    这一研究结果以“High Pseudocapacitance-driven CoC₂O₄ Electrodes Exhibiting Superior Electrochemical Kinetics and Reversible Capacities for Lithium-ion and Lithium-Sulfur Batteries”为题发表在国际权威期刊《Small》（IF=15.153），温州大学作为第一通讯单位，杏吧视频 2019级研究生周志明和2020级研究生林培荣为文章的共同第一作者，我校张青程副教授，王舜教授和郭大营博士为本文的共同通讯作者。该工作受到国家自然科学基金项目（21706196和21905208）、浙江省自然科学基金项目（LZ20E010001）和浙江省高水平人才专项支持计划（2019R52042）的支持。

【文章链接】

“High Pseudocapacitance-driven CoC2O4 Electrodes Exhibiting Superior Electrochemical Kinetics and Reversible Capacities for Lithium-ion and Lithium-Sulfur Batteries”

//doi.org/10.1002/smll.202205887.