鋰離子電池憑借其較高能量存儲(chǔ)密度在便攜式電子產(chǎn)品中已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)電動(dòng)汽車(chē),智能手機(jī),智能電網(wǎng)的發(fā)展對(duì)電池提出了更高的要求:高能量密度,高功率密度,長(zhǎng)循環(huán)壽命以及低成本。相比鋰離子電池,鈉離子電池具有資源豐富和成本低廉的優(yōu)勢(shì),近年來(lái)受到科技界廣泛的關(guān)注。商業(yè)化石墨負(fù)極材料表現(xiàn)出有限的理論儲(chǔ)鋰(372 mAh g-1)和儲(chǔ)鈉(31 mAh g-1)容量,而金屬硫化物負(fù)極的理論儲(chǔ)鋰容量是商用石墨的2~4倍,近年來(lái)受到科技工作者的廣泛的關(guān)注和研究,有望成為新一代高性能電極材料。但是,金屬硫系化合物的低電導(dǎo)率和充放電過(guò)程中的巨大體積膨脹,導(dǎo)致其循環(huán)壽命和倍率性能極差。
針對(duì)上述問(wèn)題,余彥教授課題組設(shè)計(jì)了設(shè)計(jì)和合成了一系列具有分級(jí)納米結(jié)構(gòu)的金屬硫系化合物復(fù)合材料。這種新穎的納米結(jié)構(gòu)構(gòu)筑兼具低維納米結(jié)構(gòu)和高維微結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),大幅度提高了金屬硫系化合物儲(chǔ)鋰和儲(chǔ)鈉的循環(huán)壽命和大倍率充放電性能,為提升金屬硫系化合物電極材料的性能提供了新的研究思路。例如,分層級(jí)納米結(jié)構(gòu)的碳包覆硫化錳微米片作為鋰電池負(fù)極材料,在0.5 A g-1的電流密度下,經(jīng)過(guò)100循環(huán)后,釋放出528 mAh g-1的可逆儲(chǔ)鋰容量。豌豆莢狀的碳包覆硒化鈷納米線,在0.1 A g-1的電流密度下,經(jīng)過(guò)100循環(huán)后,容量保持88%,釋放出294 mAh g-1的可逆儲(chǔ)鈉容量。多孔碳支持的二硫化鉬納米片,在0.2 A g-1的電流密度下,經(jīng)過(guò)350循環(huán)后,容量幾乎沒(méi)有衰減,可釋放出235 mAh g-1可逆儲(chǔ)鈉容量。
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)為該工作的第一單位。該工作得到國(guó)家人才計(jì)劃,自然基金委,新世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)培育基金,中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金資助以及蘇州納米科技協(xié)同創(chuàng)新中心的大力支持。
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