近日，在鋰/鈉離子電池用先進(jìn)電極材料領(lǐng)域，我校化學(xué)學(xué)院吳興隆副教授研究小組連續(xù)在A(yíng)dvanced Materials和Advanced Energy Materials等國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊發(fā)表了系列重要研究成果。
為解決金屬硫化物用作鋰/鈉電負(fù)極材料時(shí)所面臨的導(dǎo)電性差和體積變化率大等問(wèn)題，吳興隆研究小組在A(yíng)dvanced Materials（2018, 30 (21), 1706317）上發(fā)表了題為“In Situ Encapsulating α-MnS into N,S-Codoped Nanotube-Like Carbon as Advanced Anode Material: α→β Phase Transition Promoted Cycling Stability and Superior Li/Na-Storage Performance in Half/Full Cells”的研究論文。在該論文中，活性α-MnS納米顆粒被原位封裝入氮硫共摻雜的碳納米管中，成功設(shè)計(jì)制備了一個(gè)新穎的鋰/鈉離子電池用高性能負(fù)極材料α-MnS@N,S-NTC，表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)儲(chǔ)鋰/鈉和全電池性能。如下圖1所示，該論文還首次揭示了首圈充放電過(guò)程中自發(fā)的電化學(xué)α→β相變反應(yīng)，及其對(duì)儲(chǔ)鋰穩(wěn)定性的促進(jìn)作用。
鈉離子電池代表著未來(lái)大規(guī)模廉價(jià)儲(chǔ)能的重要發(fā)展方向，受到了廣泛的關(guān)注和研究。該研究小組在前期高比能Na3V2(PO4)2O2F鈉電正極材料（Advanced Materials, 2017, 29 (33), 1701968）研究成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步成功設(shè)計(jì)了一類(lèi)新型實(shí)用化鋰/鈉混合離子電池，表現(xiàn)出優(yōu)異循環(huán)、倍率和低溫等儲(chǔ)能性能。該研究成果發(fā)表于A(yíng)dvanced Energy Materials（2018, 8 (10), 1702504）上。此外，進(jìn)一步還制備了Se基高性能復(fù)合負(fù)極材料3DSG，并與Na3V2(PO4)2O2F正極進(jìn)行匹配，成功開(kāi)發(fā)出了一類(lèi)新型鈉離子全電池3DSG//Na3V2(PO4)2O2F（如圖2所示），表現(xiàn)出超長(zhǎng)的循環(huán)使用壽命（1 A g-1電流密度下循環(huán)15000次后容量保持率仍高達(dá)86.3%）以及優(yōu)異低溫和倍率性能。該研究成果也發(fā)表于A(yíng)dvanced Energy Materials（2018, 8, 1703252）上。由于上述鈉電相關(guān)研究成果表現(xiàn)出的良好應(yīng)用前景，還基于此申請(qǐng)了5項(xiàng)相關(guān)的發(fā)明專(zhuān)利。
圖1 α-MnS@N,S-NTC復(fù)合負(fù)極材料的儲(chǔ)鋰過(guò)程示意圖及其長(zhǎng)循環(huán)性能
圖2鈉離子全電池3DSG//Na3V2(PO4)2O2F的示意圖及其倍率和超長(zhǎng)壽命循環(huán)性能
