开创多壳层空心结构普适合成方法

最近，中国科学院过程工程研究所研究员王丹的研究小组提出了一种形成多壳中空结构的通用方法——“序列模板法”。相关研究成果发表在《高级材料》上，并被选为杂志的内封底。

在前人研究成果的基础上，王丹和他的合作者进一步改进了“序贯模板法”。通过调节钴锰离子的摩尔比，控制焙烧过程中吸附金属离子的碳球的结晶速率，控制复合金属氧化物多壳空心球的层数。成功制备了七壳空心球。

碱性二次电池具有较高的功率密度和能量密度，能够产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。过渡金属氧化物纳米材料由于其大的比表面积和高的电融性，作为电极材料引起了研究者的特别关注。然而，纳米粒子容易团聚，这将导致电化学活性表面积的减少，从而增加固相扩散的阻力。多壳空心球的独特结构有助于解决这一问题。

由于复合金属氧化物的协同作用和多壳空心球的大比表面积和孔容等结构特征，七壳空心球作为电极材料可以提供更多的活性位点，有利于电解质的传输，表现出优异的电荷储存性能和优异的稳定性。

在三电极系统中，七壳空心球的比容量达到创纪录的236.39 mAh·g-1(电流密度1Ag-1)，并且在2000次循环后仍能保持96.07%的容量。在碱性二次电池系统中，七壳空心球的比容量高达106.85 mAh·g-1(电流密度为0.5A·g-1)，经过3000次循环后仍能保持84.17%的容量。这一成果为多壳中空结构的可控合成和高效能源材料的研发开辟了新的途径。

(沈春雷)

《中国科学报》(第五版《创新周刊》，2017年10月23日)