纳米材料中的缺陷已被广泛用于为电化学储能引入原始材料的新特性。然而，大多数研究都集中于单一缺陷的影响，而忽视了多重缺陷对提高电化学性能的协同作用。
来自吉林化工学院和清华大学的学者首次模拟了生长在泡沫镍上的ZnCo2O4 纳米线-x）的体相氧置换和表面氧空位，揭示了双重缺陷的作用，并为电化学性能的影响提供了新的见解。氧空位浓度的提高和活性位点的增加使活性成分能够快速、充分地进行氧化还原反应。因此，具有代表性的 F-ZnCo2O4-x 电极在 1 A⋅g-1 条件下实现了 664 mAh⋅g-1 的高比容量。此外，作为混合超级电容器的电池型电极，还具有高能量密度（EHSC，60 Wh⋅kg- 1）和良好的循环稳定性（10000 次循环后容量保持率为 90.44%）。该电极用作锌离子电池时还具有高能量密度（Ecell，692 Wh⋅kg- 1）和良好的耐久性（2000 次循环后容量保持率为 98.8%）。这项研究为利用缺陷工程的普遍性来设计具有高电化学性能的双金属氧化物提供了一条新途径。相关工作以题为“Synergistic effect of fluorine doping and oxygen vacancies on electrochemical performance of ZnCo2O4 for advanced supercapacitors and Zn-ion batteries”的研究性文章发表在Acta Materialia。
总之，在具有丰富表面 O 空位和大量 O 取代的 F 掺杂ZnCo2O4 中，双重缺陷可以协同促进表面氧空位浓度的增加，从而提高电极的导电性和电化学活性。理论和实验分析证实，表面 O 空位可以降低导带，成为从体中捕获电子的活性位点。此外，只有氧空位附近的 O 置换才能产生这种协同效应。由于产生了大量低氧化态的钴阳离子，可进一步促进电子传导，实现有效的电极动力学。由于形成了高浓度的氧空位，具有缺陷的 F-ZnCo2O4-x 体系表现出了优异的电化学储能特性。这项工作为同时控制电荷转移和表面氧空位反应铺平了道路，拓宽了我们对电化学储能中多种缺陷协同作用的基本认识。（文：SSC）
