近日，我校材料科学与工程学院功能高分子复合材料与器件团队在纤维状水系镁离子电池正极材料研究领域取得重要进展。研究团队通过钴掺杂策略，成功解锁了铜普鲁士蓝（CuHCF）中的铜自愈合化学，有效解决了其容量衰减快、结构不稳定等关键问题，显著提升了镁离子存储性能。相关成果“Cobalt-Doping Unlocks Copper Self-Healing Chemistry in Copper Hexacyanoferrate for Long-Cycling Aqueous Mg-Ion Storage”发表于化学领域国际顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》（JACS），第一作者为材料科学与工程学院硕士研究生么凯，指导教师为邢瑞光老师。JACS是化学领域最具影响力的学术期刊之一，也是2025年团队成立以来以太阳成集团tyc122cc集团第一单位和通讯单位取得的标志性成果之一。

当前，可穿戴电子设备的快速发展对柔性、安全、高能量密度的储能器件提出了迫切需求。水系镁基电池（AMBs）因本征安全、环境友好、镁资源丰富等优势，成为研究热点。然而，其正极材料性能是制约发展的瓶颈。铜铁氰化物（CuHCF）作为普鲁士蓝类似物，具有开放的三维框架，但受限于活性位点利用率低、Jahn-Teller畸变导致的铜溶解等问题，循环稳定性和容量难以满足要求。因此，开发高性能正极材料是推动水系镁基电池应用的关键。

研究团队创新性地引入钴掺杂策略，在碳纳米管纤维上原位生长钴掺杂铜铁氰化物纳米块（CoCuHCF@CNTF）。通过一系列精细表征和理论计算，揭示了钴掺杂的多重调控机制：（1）钴掺杂诱导了可逆的铜溶解/自愈合行为，将原本不可逆的铜损失转化为动态自修复过程，有效维持结构完整性；（2）钴掺杂抑制了Jahn-Teller畸变，使Cu–N键长差异从21%降低至3.7%，稳定了晶格；（3）钴掺杂优化了电子结构，降低镁离子扩散能垒（从1.19 eV降至0.53 eV），并增加了活性位点的利用率。得益于此，CoCuHCF@CNTF正极展现出卓越的储镁性能：比容量高达153.2 mAh g-1，在10 A g⁻¹高电流密度下仍保持61%的容量，循环30000次后容量保持率高达90%。

该研究构建的“钴掺杂–结构调控–性能增强”分析框架，为高性能水系多价离子电池正极材料的设计提供了新思路。基于该正极与NaTi2(PO4)3@CNTF负极组装而成的柔性纤维状水系镁基全电池（FAMB）实现了89 mWh cm⁻³的高能量密度，并能成功为手机供电，展示了其在可穿戴电子领域的巨大应用潜力。JACS创刊于1879年，是化学领域历史悠久、享有盛誉的顶级期刊，在中科院期刊分区中连续多年位列化学大类一区。该成果的发表标志着我校在新能源材料领域的研究水平获得国际同行高度认可。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c20391