孙道峰团队在钠离子电池负极材料研究方面取得新进展

发布者:单宝来发布时间:2018-11-29浏览次数:127

【本站讯】近日,我校材料科学与工程学院孙道峰教授与武汉大学曹余良教授合作,在过渡金属硫族化合物用于钠离子电池负极材料研究方面取得新进展,相关研究论文《用于超快、超长循环性能的钠离子电池的二氧化钛包覆的晶格宽化的硒化钼/磷掺杂的碳纳米球》(TiO2-Coated Interlayer-Expanded MoSe2/Phosphorus Doped Carbon Nanospheres for Ultrafast and Ultralong Cycling Sodium Storage)于2018年11月10日在国际材料领域顶级期刊Advanced Science在线发表。我校理学院化学专业博士生王玉玉为该论文第一作者,孙道峰教授,曹余良教授和康文裴副教授为共同通讯作者,中国石油大学(华东)为第一署名单位。

随着传统化石能源的日益减少以及环境污染日益加剧,新能源的开发和利用显得尤为重要。在稳定而持续利用新能源的过程中,电化学储能技术扮演了重要角色。其中,钠离子电池因与锂离子电池具有相似的工作原理且原料存储量大、价格低廉受到广泛研究。基于多电子转换反应,层状的过渡金属硫族化合物被认为是一种很有前景的钠离子电负极材料,但由于它们的电导率低和充放电过程中较大的体积变化,往往表现出较差的循环和倍率性能。因此,如何设计制备结构稳定、储钠性能优良的金属硫族化合物负极材料仍具有很大的挑战性。

针对上述问题,孙道峰团队在国家自然科学基金,泰山学者工程专项经费,山东省自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金项目的资助下,采用一种易于实现的自模板化策略,即以球状的磷钼酸-聚吡咯(PPy-PMo12)为前驱体,经水解反应合成二氧化钛包覆的PPy-PMo12纳米球(PPy-PMo12@TiO2)。通过随后同步硒化-碳化过程,制备出晶格宽化的硒化钼/磷掺杂的碳@二氧化钛杂化纳米球(MoSe2/P-C@TiO2),并对此进行了详细的结构表征与电化学性能测试。研究结果表明,独特的结构以及多组分的协同效应,使得MoSe2/P-C@TiO2杂化纳米球相较于MoSe2/P-C、MoSe2@TiO2以及TiO2,表现出高的比容量、超强的循环稳定性和优异的倍率性能。在5.0 A g-1的电流下,经8000圈的循环其容量仍可达214 mAh g−1,即使在10.0 A g-1的大电流下,经10000圈的长循环,容量保持在154mAh g−1,进一步将其与磷酸钒钠@碳正极材料组装成全电池,也表现出了很好的实际应用潜力。基于循环寿命和倍率性能这两项技术指标,这种晶格宽化的MoSe2/P-C@TiO2是一种潜在的优异的钠离子电池负极材料。

审稿专家对该研究成果给予高度评价,认为该工作对于提高钠离子电池电极储钠性能和结构稳定性提升上具有重要指导意义(This work would be helpful to understand how to improve the capacity and structural stability of desired electrode materials for high-performance sodium-ion batteries),为设计和制备复杂的多组分复合物提供了一条新的途径。

Advanced Science是国际材料领域顶级期刊之一,拥有广泛的国际影响力,其收录的文章对研究的原创性和前沿性有着极为严格的要求,2018年最新影响因子为12.441。

孙道峰教授团队长期从事多孔材料的制备与性能研究,在金属-有机超分子的自组装与应用、金属有机多孔膜、多孔碳材料、电解水、锂/钠离子电池等方面的研究取得了丰硕的成果,研究成果相继刊发在Angew. Chem. Int. Ed.(2018, 57, 5095),J. Am. Chem. Soc. (2018, 140, 10814)和J. Mater. Chem. A(2018, 6, 4776; 2017, 5, 1168; 2017, 5, 10073),Nanoscale(2018, DOI: 10.1039/c8nr06877a)等期刊上,为相关材料的研究提供了理论指导及技术支持。

全文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201801222