過渡金屬氧化物是國內(nèi)外電化學(xué)儲能領(lǐng)域的研究熱點材料，具有高的理論容量，且儲量豐富，環(huán)境友好，易于制備，但是該類材料電導(dǎo)性能較差，在儲能過程中極易發(fā)生體積膨脹，導(dǎo)致其容量衰減快、循環(huán)穩(wěn)定性差，嚴(yán)重制約了其商業(yè)化應(yīng)用。

山東大學(xué)晶體材料國家重點實驗室郝霄鵬教授研究團隊在過渡金屬氮氧化物的設(shè)計方面取得新進(jìn)展，促進(jìn)了過渡金屬氧化物在能源存儲領(lǐng)域的應(yīng)用。

為此，郝霄鵬教授研究團隊設(shè)計并制備了一系列金屬氧化物/氮氧化物核殼結(jié)構(gòu)。

利用核殼結(jié)構(gòu)界面形成的“過渡金屬氮氧層”（FeON、CoON、NiON和VON），來有效緩解金屬氧化物在充放電過程中體積膨脹的問題，并且極大地提高了復(fù)合材料的電導(dǎo)率。

同時，過渡金屬氮氧層表面的活性位點還可以進(jìn)一步促進(jìn)電化學(xué)氧化還原反應(yīng)。

該研究工作結(jié)合第一性原理計算方法，深入探討了氮氧層的形成提升復(fù)合材料性能的機理。

將該新型核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料應(yīng)用于超級電容器，其容量較復(fù)合之前提高了兩倍以上，循環(huán)穩(wěn)定性由原來的50%提升到94%。

該項研究工作發(fā)展了一種簡單、普適且高效的新策略以提升金屬氧化物的電化學(xué)性能，為制備其他高性能電極材料提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐，對促進(jìn)該類材料在儲能領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。

郝霄鵬研究團隊多年來致力于電化學(xué)能源存儲與轉(zhuǎn)化的研究，取得了系列創(chuàng)新性研究成果，相關(guān)研究成果發(fā)表在Adv. Mater., Nano Energy, Appl. Catal. B:Environ., J. Mater. Chem. A, Small等國際著名期刊上。以上相關(guān)研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、山東省重大基礎(chǔ)研究項目和晶體材料國家重點實驗室的大力支持。

研究成果以“Transition-Metal Oxynitride: A Facile Strategy for Improving Electrochemical Capacitor Storage”為題發(fā)表在在材料類一區(qū)頂級期刊Advanced Materials（IF=21.95）上。

文章第一作者為2015級博士研究生王守志，通訊作者為李妍璐副教授和郝霄鵬教授，山東大學(xué)為獨立完成單位。

Wang S, Li L, Shao Y, et al. Transition‐Metal Oxynitride: A Facile Strategy for Improving Electrochemical Capacitor Storage[J]. Advanced Materials, 2019: 1806088.