我院高鹏团队钠离子电池成果发表在Small上

来源 : 材化学院     作者 : 叶伟     时间 : 2019-12-10     

近日,我院叶伟博士高鹏教授山东大学熊胜林教授等团队合作在层状材料用于钠离子电池方面取得重要进展。该团队成功发展了有机小分子插层以及混相策略调控钠离子嵌入/脱出动力学以及电极材料的导电能力,用于钠离子电池负极材料表现出了超高的循环稳定性,该结果以“Metal-Semiconductor Phase Twinned Hierarchical MoS2 Nanowires with Expanded Interlayers for Sodium-Ion Batteries with Ultralong Cycle Life”为题发表在国际著名杂志Small (Small, 2019, 1906607最新影响因子:10.8)

众所周知,传统的锂离子电池受限于地壳中金属锂资源的匮乏,导致锂离子电池价格较高,而地壳中钠的含量远比锂丰富,钠离子电池的成本有可能大大降低,有望取代传统的锂离子电池。然而,钠离子的半径较大,离子的嵌入/脱出动力学较慢,长循环下体积效应明显使得钠离子电池的循环性较差。

  有鉴于此,该团队以层状MoS2为研究对象,通过有机小分子插层结合混相策略,极大地改善了电极材料的循环稳定性。研究发现,甲胺分子原位插层到MoS2层间,增大了层间距离,有效提高了钠离子嵌入/脱出动力学。同时,有机小分子插层使得部分的半导体相MoS2向金属相MoS2转变,金属相MoS2提高了电极材料的导电能力,半导体相MoS2可以稳定电极结构。得益于小分子插层以及混相,该电极材料在钠离子电池负极材料中表现出超高稳定性,在2 A g-1电流密度下可以稳定6500圈,要远高于半导体相(366圈)和金属相(180圈)电极。该工作为设计高稳定性钠离子电池负极材料提供了新的设计思路。

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1.小分子插层以及混相策略制备的MoS2电极以及电池循环性能。

我院青年博士叶伟副研究员为该论文的第一作者,杭州师范大学为第一通讯单位,此项工作得到了国家自然科学基金,浙江省基金等资助。

近年来,高鹏团队在无机固体材料的精准制备及其在能源转换中取得了一系列进展,相关成果连续发表在Chem, 2019, 5, 28652878ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 19633–19638Applied Catalysis B: Environmental, 2017, 218, 751–757J. Mater. Chem. A, 2017, 5, 9198ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 40412–40419