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溫州大學&哈爾濱工程大學重磅Angew！

來源：時間：2024-02-01 10:10:59 瀏覽：1709次

第一作者：Jinhang Li

通訊作者：侴術雷教授、陳玉金教授、朱春玲博士、趙贏營博士

通訊單位：溫州大學、哈爾濱工程大學

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構密切相關的固有應變在電化學循環(huán)過程中對負極材料的結構穩(wěn)定性和電荷擴散起著重要作用。結構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力?；诖?，溫州大學侴術雷教授和哈爾濱工程大學陳玉金教授等人報道了一種基于多界面內(nèi)置電場（BEFs）結構驅(qū)動的應力耗散策略，設計超快、長期的鈉離子存儲陽極，制備了具有多界面BEFs和交錯懸臂結構的二元Mo/Fe硫化物異質(zhì)結構納米棒。

文章要點

1、作者提出了一種應力耗散策略，獲得在鈉離子存儲負極中的剛性結構穩(wěn)定性和超快反應動力學。在此基礎上，作為典型的代表性材料，設計并制備了具有交錯懸臂結構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及其結構對Na⁺擴散和應力耗散機制的調(diào)節(jié)作用。本工作驗證了調(diào)節(jié)內(nèi)在應力和反應動力學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力耗散策略示意圖

圖2.有限元仿真結果

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的動力學分析和結構演化

圖6.全電池的電化學性能

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