中南大学刘洪涛副所长/南京工业大学徐葵最新Angew丨电子缓冲抑制水分解！

该研究针对对称水系电池中水分解副反应导致电压窗口窄、容量受限的问题，提出了一种拓扑化学电子缓冲层设计。研究背景为水系电池虽安全环保，但水分子电化学稳定窗口窄，易发生析氢/析氧反应。研究目的为通过调控电子流，抑制水分解副反应，同时维持储能反应动力学。结论表明，将还原氧化石墨烯（RGO）作为电子缓冲层引入NiFe₂O₄基双极材料中，可形成限域结构，均匀化表面电荷分布，降低电压端电荷冲击，并减少OH⁻在电极表面富集。电化学测试显示，含电子缓冲层的材料（G@FeNiO）在析氢/析氧端的水分解电流密度显著降低，而储能电位区的多价态氧化还原反应仍高效进行。基于此组装的对称水系电池实现了80.7 mA h g⁻¹的高容量，平台电压提升约0.16 V，电解液损耗仅为无缓冲层体系的24%。理论计算进一步证实电子缓冲层通过均匀化电荷分布和空间屏障作用抑制水分解。该工作为通过电子流调控提升水系电池性能提供了新思路。