在各种储能技术中，水系可充电电池（ARBs）以其无毒、低成本、高安全性受到广泛关注。由于过渡金属离子的价态变化使氧化还原反应具有很高的理论容量，因此过渡金属氧化物可作为一种很有前途的ARBs电极材料。然而，过渡金属氧化物电极在水溶液中通常表现出较低的电化学活性，实际获得的容量远低于理论容量。其重要原因是电极中电子和离子传递缓慢，限制了氧化还原反应中活性物质的利用。
有鉴于此，南京理工大学夏晖教授，翟腾报道了通过在Co3O4表面接枝Fe(CN)64-离子，展示了一种双功能界面，成功使得电极和电解液侧的法拉第电荷储存能力得到了显著的提高。重要的是，界面上的Co-N键通过偶极-偶极相互作用极大地促进了K3Fe(CN)6（PFC）分子在电解液中的电极吸附。
文章要点
1）采用磷酸盐离子修饰的Co3O4（PCO）纳米粒子，将Co3O4（CO）NWs阵列在氩气气氛中，以NaH2PO2为磷酸盐离子源进行热处理，制备了PCO NWs阵列，然后将PCO NW阵列浸入K3Fe(CN)6溶液中，以获得最终的K4Fe(CN)6偶联Co3O4（HCO） NW阵列。
2）具有偶极-偶极相互作用的PFC分子被限制在Co3O4表面，表现出显著降低的自放电率（在PFC电解质中，50 h后为27.3%）以及高容量贡献。同时，K4Fe(CN)6分子向Co3O4的电荷注入使K4Fe(CN)6偶联Co3O4体系（HCO）的功函数降低，从而使Co参与的氧化还原反应效率更高，容量贡献显著增加。
这种功能化的界面工程技术能够通过涉及固体和液体两面的氧化还原反应实现双倍电荷存储增强，从而显着提高了ARBs的能量密度。
Shuo Sun, et al, Synergistic Interface-Assisted Electrode–Electrolyte Coupling Toward Advanced Charge Storage, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202005344
https://doi.org/10.1002/adma.202005344
