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《ACS Nano》发表尹龙卫教授课题组多孔硫化物电极材料研究结果

发布日期:2017年06月21日 19:40 点击次数:

[本站讯]近日,国际著名期刊《ACS Nano》(影响因子:13.942)以“ZnS-Sb2S3@C core-double shell polyhedron structure derived from metal−organic framework as anodes for high performance sodium ion batteries” (2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b03321)为题在线发表了山东大学材料科学与工程学院尹龙卫教授课题组基于金属骨架化合物ZIF-67对复合硫化物钠离子电池负极材料进行微观结构优化设计与相关电化学性能的研究结果。

钠离子电池具有资源丰富、价格低廉、环境友好等优点,逐渐成为锂离子电池的主要替代者。但是在充放电过程中,由于钠离子半径较大,在嵌入脱出时很容易引起严重的体积膨胀问题,进而破坏电极材料结构的稳定性,导致较差的电化学性能。克服这个问题、得到高性能的钠离子电池的关键在于对负极材料进行微观结构的优化设计,使其拥有稳定的结构和足够的空间来缓解体积和应力变化,确保钠离子顺利地嵌入和脱出。

针对这个科学问题,在尹龙卫教授的指导下,2015级博士生董士花成功地制备了ZnS-Sb2S3@C核-双壳十二面体。该材料以外包覆有RF碳凝胶的金属有机骨架ZIF-8为前驱体,通过硫化与阳离子置换的方法,最终得到了以ZnS为核,Sb2S3/C为复合壳的特殊结构。其中,所引入的碳凝胶RF,在ZIF-8硫化向ZnS的转变过程及Zn2+/Sb3+阳离子置换过程中,不仅为保持形貌稳定性提供强有力的屏障保护作用,而且炭化后所得到的炭层有利于提高负极材料本身的导电性,在充放电过程中,有力地保证了材料结构的稳定性,提高了电化学性能。该合成方法与设计思路克服了传统金属骨架结构硫化过程的不可控性,对制备金属有机骨架衍生的金属硫化物及其它化合物电极材料提供了新的思路,具有重要的意义。

近年来,尹龙卫教授课题组一直从事多孔复合材料的结构设计与可控制备的研究,克服了新型二次电池高比能电极材料所存在的体积膨胀效应、多电子效应等问题,极大地改善了材料的电化学性能,取得了一系列研究进展。上述研究得到了国家自然科学基金重点项目(51532005)、国家自然科学基金面上项目(51472148, 51272137)以及山东省泰山学者计划的支持。

文章链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.7b03321


【作者:汪宙            来自:材料学院    责任编辑:王帅 思萱  】

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