揭示镍基共轭配位聚合物双氧化还原机制助力高性能可充电镁电池发展

本研究针对可充电镁金属电池(RMBs)正极材料匮乏的难题，设计了一系列基于2,5-二羟基-1,4-苯醌(DHBQ)与镍/锰/铜离子配位的一维共轭配位聚合物(CCPs)。其中NiDHBQ通过Ni2+中心与C═O基团的双重氧化还原活性，实现了228.2 mAh·g?1的高可逆容量和优异循环稳定性，为先进CCPs正极材料的分子设计提供了新思路。

　　

研究人员通过创新性地设计基于2,5-二羟基-1,4-苯醌(DHBQ)与镍离子配位的一维共轭配位聚合物(Conjugated Coordination Polymers, CCPs)，成功揭示了其独特的双氧化还原储能机制。该NiDHBQ材料在100 mA·g^?1电流密度下展现出高达228.2 mAh·g^?1的可逆容量，这得益于Ni²⁺金属中心和C═O官能团的双重氧化还原活性协同作用。

通过综合光谱分析技术（包括X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线吸收近边结构(XANES)和扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)）结合密度泛函理论(DFT)计算，研究发现扩展的d-π共轭体系和较低的Mg²⁺迁移能垒共同促进了快速的电荷传输和结构稳定性。相比之下，铜基材料(CuDHBQ)存在不可逆的Cu²⁺还原问题，而锰基材料(MnDHBQ)中的Mn²⁺则保持电化学惰性。

这项突破性工作不仅阐明了CCPs材料中镁离子存储的分子机制，更为设计新一代高性能可充电镁电池正极材料提供了重要的理论指导和实验依据。