复旦大学晁栋梁团队ACS Nano | 打破“难氧化”宿命实现六电子反应

背景：碲（Te）基水系电池具有多电子反应优势，理论容量高达1260 mAh g-1，但在实际应用中，由于Te0/Te4+转化过程需要克服高能垒，导致碲氧化还原反应效率低下，实际容量（300-800 mAh g-1）与理论值存在较大差距，制约了其在高能量密度电池中的应用。研究目的：复旦大学晁栋梁团队提出一种“异硫族元素策略”，通过掺杂电负性更强的硒（Se）来调控碲的电子结构，旨在降低Te的氧化能垒，促进稳定的Te2+中间体形成，实现Te从K2Te4O9到K2Te的完整六电子可逆转化，并验证其可行性。结论：实验与理论计算表明，Se掺杂有效降低了Te的氧化能垒，促进了电荷重新分布和Te2+关键中间体生成，成功实现了六电子反应。所制备的Se掺杂Te电极展现了极高的碲利用率（98.6%）、高可逆容量（1186 mAh g-1）、优异的倍率性能（6 A g-1下688 mAh g-1）以及超过500圈的长循环稳定性。该工作为克服Te基电池材料的本征缺陷提供了有效方法，并推动了多电子硫族化学在高能量水系电池中的应用。