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溫州大學(xué)&哈爾濱工程大學(xué)重磅Angew！

來源：時間：2024-02-01 10:10:59 瀏覽：953次

第一作者：Jinhang Li

通訊作者：侴術(shù)雷教授、陳玉金教授、朱春玲博士、趙贏營博士

通訊單位：溫州大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)

DOI: 10.1002/anie.202318000.

研究背景

鈉離子電池（SIBs）由于鈉資源的廣泛分布和較低的價格，已成為大規(guī)模儲能系統(tǒng)（EESs）的競爭性候選者。然而，由于鈉的高標準電位和大半徑，SIBs的能量密度需要進一步提高。開發(fā)以過渡金屬硫化物（TMSs）為代表的高容量轉(zhuǎn)換反應(yīng)基負極是提高SIBs能量密度的一種實用方法，在微尺度上與晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的固有應(yīng)變在電化學(xué)循環(huán)過程中對負極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電荷擴散起著重要作用。結(jié)構(gòu)工程是一種很有前途的宏觀穩(wěn)定陽極獲取策略，因為它能有效地分散集中的局部應(yīng)力。基于此，溫州大學(xué)侴術(shù)雷教授和哈爾濱工程大學(xué)陳玉金教授等人報道了一種基于多界面內(nèi)置電場（BEFs）結(jié)構(gòu)驅(qū)動的應(yīng)力耗散策略，設(shè)計超快、長期的鈉離子存儲陽極，制備了具有多界面BEFs和交錯懸臂結(jié)構(gòu)的二元Mo/Fe硫化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒。

文章要點

1、作者提出了一種應(yīng)力耗散策略，獲得在鈉離子存儲負極中的剛性結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和超快反應(yīng)動力學(xué)。在此基礎(chǔ)上，作為典型的代表性材料，設(shè)計并制備了具有交錯懸臂結(jié)構(gòu)和多界面的新型沙漠玫瑰狀MoS₂/Fe₇S₈納米棒（HMI-MFS-NRs）作為典型的代表性材料。

2、測試發(fā)現(xiàn)，納米棒表現(xiàn)出極好地倍率性能，在電流密度為10.0 A g^-¹下電池容量為332.8 mAh g^-1，并且在5.0 A g^-1下超過循環(huán)900次后容量為374.7 mAh g^?1，優(yōu)于其他金屬硫族化合物。本文從微觀和宏觀層面，創(chuàng)造性揭示了多界面BEFs及其結(jié)構(gòu)對Na⁺擴散和應(yīng)力耗散機制的調(diào)節(jié)作用。本工作驗證了調(diào)節(jié)內(nèi)在應(yīng)力和反應(yīng)動力學(xué)對提高鈉離子儲存性能的重要性。

圖文展示

圖1.在微觀和宏觀尺度上的應(yīng)力耗散策略示意圖

圖2.有限元仿真結(jié)果

圖3. HMI-MFS NRs和BFI-MFS NRs的合成示意圖與表征

圖4. HMI-MFS NRs和BFI-MFS NRs在半電池中的鈉離子存儲性能

圖5. HMI-MFS NRs和BFI-MFS NRs的動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)演化

圖6.全電池的電化學(xué)性能

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