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，作为电极材料引起了人们的特别关注。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，影响电池性能。因此，通过材料的结构控制，以获得具有高电化学活性比表面的电极材料，对于碱性二次电池的性能提升具有至关重要的作用。
近日，中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室王丹研究员、北京科技大学于然波教授及北京航空航天大学张瑜教授合作，采用 “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(Co2/3Mn1/3)(Co5/6Mn1/6)2O4空心球。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，当其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1 A g-1），循环2000次后仍能保持96.07 %的容量（电流密度8 A g-1）；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（电流密度1 A g-1）。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。
相关论文发表在Advanced Material（DOI: 10.1002/adma.201700550）上，并被选为该期杂志的内封底。
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