近日,我院楊劍教授課題組,在金屬硫化物負(fù)極材料的研究中取得突破進(jìn)展。相關(guān)研究成果以”Hollow nanospheres of mesoporous Co9S8 as a high-capacity and long-life anode for advanced lithium ion batteries” 在線發(fā)表在能源材料領(lǐng)域高學(xué)術(shù)水平期刊《Nano Energy》雜志上(IF=10.211,Nano Energy, 2015, 12, 528-537),第一作者是博士生周艷麗。這也是該課題組在此雜志上發(fā)表的第二篇論文。
近年來,傳統(tǒng)的商業(yè)化的石墨材料 (理論比容量僅為372 mAh g?1)已經(jīng)無法滿足日益增長的市場需求。因此,開發(fā)高比容量、長循環(huán)壽命和價(jià)格廉價(jià)的新材料迫在眉睫。過渡金屬硫化物作為一種新型的負(fù)極材料已經(jīng)引起了科研者的廣泛關(guān)注,在眾多的硫化物材料中,硫化鈷不僅具有較高的理論比容量,而且具備良好的電導(dǎo)率,最重要的是其安全系數(shù)較高。因此該類材料被認(rèn)為是石墨材料的潛在替代材料之一。
該課題組采用溶劑熱法結(jié)合熱處理法,成功設(shè)計(jì)合成了一種介孔的空心的Co9S8納米球負(fù)極材料,該材料在100 mAg-1的電流密度下,循環(huán)100圈,可逆比容量仍可高達(dá)1414 mAh g-1。在電化學(xué)循環(huán)過程中,該課題組觀察到了容量大幅度提升的現(xiàn)象,并采用比較系統(tǒng)性的電化學(xué)數(shù)據(jù)給予一定的理論支持,認(rèn)為該現(xiàn)象與電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致材料比表面積增加所引起的電容行為密切相關(guān)。此外,將上述材料進(jìn)行碳包覆以后,在2 A g-1的大電流密度下,循環(huán)800圈,可逆比容量仍然保持在896 mA h g-1,在鋰電中展示出了潛在的應(yīng)用前景。
另外,該課題組還采用上述類似的方法,成功制備了無定型碳包覆的碳納米管支撐的Co9S8復(fù)合物納米材料,該材料在大電流密度下,同樣展現(xiàn)出了非常穩(wěn)定的循環(huán)性能。其相關(guān)結(jié)果發(fā)表在《Nanoscale》雜志上(Nanoscale, 2015, 7, 3520-3525)。除此之外,該課題組采用溶劑熱法制備的MoS2空心球負(fù)極材料,在鋰電中也展現(xiàn)出潛在的應(yīng)用前景。此結(jié)果發(fā)表在《ACS Appl. Mater. Interface》雜志上(ACS Appl. Mater. Interface, 2013, 5, 1003-1008),目前已被引用將近60次,并入選高引用次數(shù)論文(ISI Highly Cited Papers)。
上述系列研究得到了得到國家科技部973計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、山東省杰出青年基金/面上基金、山大自主創(chuàng)新基金和山東齊魯青年學(xué)者基金等項(xiàng)目資助。
相關(guān)連接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285515000208
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