随着全球经济以及工业化的迅速发展，人们对于不可再生的化石燃料消耗随之增长，致使人类社会面临着即将枯竭的能源危机。全世界各地都在不断探索具有高能量密度、长循环寿命的新型能源储存设备如电池、超级电容器等。碱性锌钴电池因其成本低、环境友好、安全性较高等特点被研究人员视为一种更具前途的电池研究方向，并且有利于大规模电池储能系统的发展。

近日，辽宁大学尹博思课题组采用Fe金属原子成功掺杂Co₃O₄纳米棒（Fe-Co₃O₄），作为锌钴碱性电池的正极材料，成功提升了碱性电池的各项电化学性能表现。相关成果以标题为“Accelerated redox conversion of an advanced Zn//Fe–Co₃O₄ battery by heteroatom doping”发表在《Chemical Communications》期刊上，并获得Pioneering Investigators 2023。文章第一作者为辽宁大学硕士研究生李嘉斫，通讯作者为尹博思副教授。

本项工作通过简单的水热法（随后退火）成功的将Fe原子掺杂到Co₃O₄中，从而制备高性能的Fe-Co₃O₄纳米线电极材料。随着掺杂反应的发生，氧空位逐渐形成，从而改变电子的分布，优化了材料的本征电荷/离子态。掺杂后的比表面积是原始材料的1.5倍，粒径减小，导致离子的扩散路径缩短。此外，不同金属间的协同效应促进了电化学氧化还原反应，提高了电极材料的电容和循环稳定性。

这种先进的Zn//Fe-Co₃O₄电池的放电比容量为171.97 mA h/g，比原始的Zn// Co₃O₄电池高出近8倍。此外，经过9000次循环后，电池容量的衰减几乎可以忽略不计。测得各项数据都证实Fe-Co₃O₄电极可以作为未来高性能储能器件的电极材料。

该工作得到了国家自然科学基金资助项目、辽宁“百千万人才工程”计划、沈阳市科技项目、辽宁省博士启动基金等的支持。