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我校化科院周小四副教授课题组在钠离子电池负极材料方面取得系列进展

 

 

为开发高能量密度的钠离子电池,解决钠离子电池面临的循环性能和倍率性能低的难题。我校化科院周小四副教授课题组在钠离子电池锡基和锑基负极材料方面取得系列进展。针对二氧化锡纳米颗粒在充放电过程中易发生锡颗粒聚集问题,该课题组通过原位还原法和模板法分别制备出氮掺杂石墨烯包覆SnO2纳米晶(Adv. Mater. 2013, 25, 2152)、无定形碳纳米管封装Sn纳米颗粒(Adv. Energy Mater. 2016, 6, 1601177),成功抑制了锡颗粒的聚集。他们还采用静电纺丝法和水热法分别合成了超均匀的SnOx/碳纳米杂化物(Adv. Mater. 2014, 26, 3943)SnO2/氮掺杂碳亚微米盒子复合物(Adv. Energy Mater. 2016, 6, 1600451),有效增强了锡与碳基底之间的相互作用,提高了锡基材料的循环稳定性。

为了缓解SnS2在钠化过程中的体积膨胀,提高SnS2基电极的循环稳定性,该课题组通过多步模板法将SnS2超薄纳米片限制在碳纳米管、碳纳米盒子和中空碳纳米球中。得益于它们独特的结构优势,这些复合物均表现出高比容量、高循环稳定性和优异的倍率性能(Joule 2018, 2, 725)。最近,该课题组撰写了关于SnO2的综述文章(图1),对中空结构金属氧化物负极材料的设计策略进行了总结和展望(J. Mater. Chem. A 2018, 6, 10168)。

 

     1 无模板法制备的中空结构金属氧化物负极材料示意图。

 

除上述Sn基材料以外,该课题组还致力于研究合金型材料锑(Sb)。为了缓解Sb的体积膨胀并提高其循环稳定性,该课题组采用限制气相沉积法和湿化学法分别合成了锑/多层石墨烯复合物(Chem. Mater. 2015, 27, 8138和锑/富氮碳复合物(J. Mater. Chem. A 2017, 5, 13411。为了进一步提高锑基材料的循环寿命,该课题组首次通过球磨法实现离子液体对石墨烯氮掺杂,所得氮掺杂石墨烯与锑纳米颗粒之间存在强作用力,可有效抑制锑在循环过程中的聚集(图2)。所得Sb/N-rGO复合物在作为钠离子电池负极材料时,在0.1 A g1电流密度下经500圈循环后其容量可稳定在473 mAh g1,容量保持率为90.7%J. Mater. Chem. A 2018, DOI: 10.1039/C8TA02945H)。

 

2 Sb/N-rGO复合材料合成过程示意图。

 

周小四副教授主要从事二次电池电极材料研究,博士毕业于中国科学院化学研究所,主持国家自然科学基金2项、江苏省自然科学基金青年基金1项和5197. com新浦京百人计划1项,截至目前共发表SCI收录论文45、中文核心2篇,其中第一/通讯编辑论文42篇,第一/通讯编辑论文中影响因子在8.0以上的有15篇,包括1JouleCell姐妹刊)、2Adv. Mater.IF: 19.791)、3Adv. Energy Mater.IF: 16.721)、1Chem. Mater.IF: 9.466)、8J. Mater. Chem. AIF: 8.867)和1SmallIF: 8.643)。自20139月进入我校以来,已经在Adv. Mater.等杂志发表第一/通讯编辑论文27篇。所发表论文共被他引3400余次,ESI高被引论文10篇,有9篇第一编辑研究论文被他引100次以上,其中单篇最高他引520次,个人h因子为33

化科院供稿

发布时间:2018/06/20
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