中南大学刘洪涛、黄铁骑/南京工业大学徐葵Angew: 拓扑化学电子缓冲策略抑制水分解，助力高容量双极电极用于对称水系电池

本文针对对称水系电池中因电压端口水分解副反应而导致的容量和循环寿命受限问题，提出了一种拓扑化学电子缓冲策略。研究背景在于传统锂离子电池存在安全隐患，而对称水系电池虽具备本征安全优势，但水分解副反应严重制约其性能。研究目的为通过合理的材料结构设计抑制水分解，引导电子参与金属物种氧化还原反应。中南大学刘洪涛、黄铁骑课题组与南京工业大学徐葵团队合作，引入还原氧化石墨烯作为电子缓冲层包裹多价金属物种纳米颗粒，构筑"动力学大坝"有效阻滞电子流向水分解中间体，从而抑制析氢和析氧副反应。实验与理论计算表明，该设计拓宽了电池充放电电压平台约0.16 V，实现了80.7 mA h g-1的高比容量，并显著降低了电解液损耗，提升了循环稳定性。结论是这一拓扑化学电子缓冲策略为高性能、长寿命对称水系电池的开发提供了全新思路，有望推动其实际应用。