3月7日，我校化學與材料科學學院張道洪教授、李婷教授團隊在轉換型儲鎂正極材料研究方面取得了重要研究進展，研究成果以Favorable Orthorhombic Phase Cobalt Diselenide Cathode for Rechargeable Mg Batteries: Elucidating the Significant Impact of Crystal Structure on Conversion-Type Mg-Storage Reactions為題發表于國際著名期刊Advanced Functional Materials。化學與材料科學學院2022級碩士研究生張厚安為論文第一作者，張道洪教授、李婷教授和武漢大學徐飛副教授為論文通訊作者，中南民族大學為論文第一署名單位。

論文圖例。  化材學院供圖

本研究通過設計合成兩種具有不同晶體結構的CoSe₂材料，系統揭示了晶體結構對轉換儲鎂反應的影響。實驗以ZIF-67為前驅體硒化衍生制備了正交晶相o-CoSe₂和立方晶相c-CoSe₂。結構表征發現，這兩種材料具有極為相似的微觀形貌與化學組成，但o-CoSe₂表現出更低的比表面積。儲鎂性能測試表明，o-CoSe₂在儲鎂容量、倍率性能、電荷轉移電阻以及固態Mg²⁺擴散系數等方面均顯著優于c-CoSe₂，展現出更高的儲鎂活性。機理表征結合理論計算進一步揭示，o-CoSe₂與c-CoSe₂在儲鎂可逆性及反應機制上存在顯著差異。具體而言，正交相CoSe₂在（010）晶面表現出更高的反應活性，在放電過程中通過CoSe₂→Co₉Se₈→Co⁰/MgSe的多步轉化過程實現可逆儲鎂反應，同時伴隨Se-Se鍵斷裂及Co³⁺/Co²⁺→Co⁰的協同氧化還原過程。相比之下，由于立方相緊密的空間原子排列的限制，c-CoSe₂無法形成中間相，僅發生部分Co³⁺/Co²⁺轉換，且Se-Se鍵的活性較低。該研究系統闡明了晶體結構對轉換型儲鎂反應活性的關鍵影響，為設計多價離子轉換儲存電極提供了重要啟示，即在關注納米結構設計的同時，還需充分考慮晶體結構的作用。

張道洪教授領銜的超支化聚合物團隊主要圍繞超支化聚合物“基礎理論-關鍵技術-工程化與應用示范”創新鏈，聚焦新能源風電與汽車用關鍵材料以及能源存儲與轉化材料開展基礎與應用研究。 李婷教授長期從事電化學能源材料與新型二次電池技術研究，包括鋰離子電池、鈉離子電池與可充鎂電池等領域。

文章鏈接：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202426006