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  • 東北大學冶金學院在鈉離子電池電極材料研究方面取得重要進展

    作者:學院辦公室發布時間:2022-09-22瀏覽次數:11

        近日,東北大學冶金學院李犁教授團隊在鈉離子電池領域取得重要研究進展,相關研究成果以“An ultralong-life SnS based anode through phosphate-induced structural regulation for high-performance sodium ion batteries”為題,在中國科技期刊卓越行動計劃領軍期刊Science Bulletin發表。該成果以東北大學冶金學院為第一完成單位,冶金學院博士研究生王穎為論文第一作者,李犁教授為論文唯一通訊作者。我校分析測試中心為本工作材料結構表征及其他數據采集提供重要支撐。Science Bulletin(科學通報)創刊于1950年,為中國科學院、國家自然科學基金委員會、Elsevier聯合出版的自然科學綜合性期刊,致力于快速發表自然科學與技術各領域的原創性研究成果,位列全球73種多學科綜合類期刊第5。

    鈉離子電池因鈉資源分布廣泛、成本低廉和儲量豐富等優勢,成為極具潛力的下一代儲能設備。硫化錫(SnS)具有獨特的二維層狀結構及較高理論比容量等特點,被認為是理想的儲鈉負極材料之一。然而,SnS較低的電子電導率、緩慢的電化學反應動力學以及充放電過程中嚴重的體積膨脹和團聚導致其循環穩定性和倍率性能不理想。東北大學冶金學院李犁教授團隊針對以上問題,采用具有螯合作用的植酸,成功將PO43?Sn-O-P形式引入SnS層間;PO43?作為多向導電柱抑制了SnS的結構塌陷,同時提高了金屬硫化物的本征電導率。DFT理論計算表明PO4-SnS的構建使費米能級附近電子分布得到顯著增強。差分電荷密度分布顯示PO43?的引入導致SnS內電荷分布不均勻、形成內建電場,從而加速了負極材料中Na+和電子的傳輸。基于以上原因,PO4-SnS/NG呈現出優異的可逆容量和超長循環壽命,在5 A g?110,000次循環后,每次容量衰減僅為0.0028%(圖1)。本工作為設計和制備高性能鈉離子電池負極材料提供了一種新的思路和可行的解決方案。

    1 PO4-SnS/NG的儲鈉性能表征

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