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山东大学徐立强ACS Nano:多孔中空球状镍基金属化合物用于高性能钠离子电池

山东大学徐立强教授课题组在镍基金属化合物的微纳结构与性能调控方面开展了系统和深入的研究,通过温和的溶剂热与低温煅烧处理相结合的方法可控合成了具有多孔中空球状的NiS1.03 (NiS1.03 PHSs)和多孔中空笼状的NiS1.03 (NiS1.03 PHCs)两种材料。

钠离子二次电池因其具有钠资源丰富、成本低、能量转换效率高等诸多优势,被认为是未来有望取代储量有限、价格高昂的锂离子二次电池的新型理想二次电池之一。然而,其在充放电过程中很容易出现的大的体积膨胀效应和结构变化使得电极材料易粉化和团聚,往往会导致电池倍率性能和循环寿命差等严重问题。

山东大学徐立强ACS Nano:多孔中空球状镍基金属化合物用于高性能钠离子电池

针对上述难题,山东大学徐立强教授课题组在镍基金属化合物的微纳结构与性能调控方面开展了系统和深入的研究,通过温和的溶剂热与低温煅烧处理相结合的方法可控合成了具有多孔中空球状的NiS1.03 (NiS1.03 PHSs)和多孔中空笼状的NiS1.03 (NiS1.03 PHCs)两种材料。将其用于钠离子二次电池负极材料时,所得两种材料均表现出较为优异的倍率性能(图1a)和长循环稳定性(在8 A g1的电流密度下,经过6000周循环后可逆容量仍可保持在126.7mAh g-1和78 mAh g-1,见图1b)。

山东大学徐立强ACS Nano:多孔中空球状镍基金属化合物用于高性能钠离子电池

图1:NiS1.03 PHSs和NiS1.03PHCs的倍率性能(a)及在8 A g1的电流密度下的长循环性能(b)。

        作者还通过原位XRD,FESEM和HRTEM相结合的方法对其充放电机理进行了深入的探究。在此基础上作者以FeFe(CN)6作为正极材料、NiS1.03为负极材料组装的全电池展现出了较为优异的性能和良好的应用潜力。上述有关镍基钠离子电池电极材料的可控合成、机理研究及全电池组装等有望为新型高性能钠离子电池电极材料的研发提供较重要的实验数据参考和技术支持。

国际纳米领域权威期刊《美国化学会·纳米》 (ACS Nano)近期在线报道了这一研究成果(NiS1.03 Hollow Spheres and Cages as Superhigh Rate-Capacity and Stable Anode Materials for Half/Full Sodium-Ion Batteries. ACS Nano, DOI: 10.1021/acsnano.8b03541;I.F. = 13.709)。化学院2015级博士生董才富是该论文的第一作者,徐立强教授为通讯作者,山东大学化学与化工学院为第一通讯单位。该研究工作得到了国家自然科学基金(21471091)和山东大学交叉学科基金的支持。

 

文章链接:https://pubs.acs.org/articlesonrequest/AOR-XsFaM55P3grCBsXC3A92

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