Electron Delocalization‐Driven Dual‐Electron Redox Chemistry in NiCo‐LDH for High‐Capacity Aqueous Ni–Zn Batteries

阴极 脱氢 氧化还原 电子转移 离域电子 电化学 化学 费米能级 化学物理 材料科学 化学工程 电子 电极 无机化学 光化学 物理化学 催化作用 有机化学 物理 工程类 量子力学
作者
Ding Zhang,Meiling Zhang,Jiale Dang,Yingjie Hua,Huajie Feng,Bing‐Xin Lei,Ying Xu,Xihong Lu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/anie.202514809
摘要

Abstract As a cathode material for alkaline Zn batteries, Ni(OH) 2 shows limited capacity and efficiency due to its single‐electron transfer per redox site and the side reaction of oxygen evolution during charge–discharge processes. Here, we report an electrode material featuring an ultrathin NiCo‐LDH layer coated on hollow carbon shell (NC@HCS). Incorporating Co into the lattice affects the conformation and band structure of adjacent Ni sites via CoO 6 octahedral distortion, leading to the formation of charge‐transfer orbitals through electron delocalization near the Fermi level, which significantly reduces the oxidation potential of Ni(OH) 2 . The ultrathin NC@HCS architecture weakens interlayer hydrogen bonding during the dehydrogenation process (charging), lowering the dehydrogenation energy barrier. This structural feature facilitates the formation of high‐valence states and enables efficient two‐electron transfer. As an efficient cathode material for Zn batteries, the ultrathin NC@HCS cathode exhibits a remarkable capacity of 528 mAh g −1 at 5 A g −1 (0.63 mAh cm −2 ). This strategy provides a pathway for developing high‐performance and durable cathode materials for Ni–Zn batteries.
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