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学术进展

我院金属硫化物负极材料研究取得突破进展

dangwei    June 5, 2015, 11:11 a.m.

 

近日,我院杨剑教授课题组,在金属硫化物负极材料的研究中取得突破进展。相关研究成果以”Hollow nanospheres of mesoporous Co9S8 as a high-capacity and long-life anode for advanced lithium ion batteries” 在线发表在能源材料领域高学术水平期刊《Nano Energy》杂志上(IF=10.211Nano Energy, 2015, 12, 528-537),第一作者是博士生周艳丽。这也是该课题组在此杂志上发表的第二篇论文。

近年来,传统的商业化的石墨材料 (理论比容量仅为372 mAh g−1)已经无法满足日益增长的市场需求。因此,开发高比容量、长循环寿命和价格廉价的新材料迫在眉睫。过渡金属硫化物作为一种新型的负极材料已经引起了科研者的广泛关注,在众多的硫化物材料中,硫化钴不仅具有较高的理论比容量,而且具备良好的电导率,最重要的是其安全系数较高。因此该类材料被认为是石墨材料的潜在替代材料之一。

该课题组采用溶剂热法结合热处理法,成功设计合成了一种介孔的空心的Co9S8纳米球负极材料,该材料在100 mAg-1的电流密度下,循环100圈,可逆比容量仍可高达1414 mAh g-1。在电化学循环过程中,该课题组观察到了容量大幅度提升的现象,并采用比较系统性的电化学数据给予一定的理论支持,认为该现象与电化学反应导致材料比表面积增加所引起的电容行为密切相关。此外,将上述材料进行碳包覆以后,在2 A g-1的大电流密度下,循环800圈,可逆比容量仍然保持在896 mA h g-1,在锂电中展示出了潜在的应用前景。

 

另外,该课题组还采用上述类似的方法,成功制备了无定型碳包覆的碳纳米管支撑的Co9S8复合物纳米材料,该材料在大电流密度下,同样展现出了非常稳定的循环性能。其相关结果发表在《Nanoscale》杂志上(Nanoscale, 2015, 7, 3520-3525)。除此之外,该课题组采用溶剂热法制备的MoS2空心球负极材料,在锂电中也展现出潜在的应用前景。此结果发表在《ACS Appl. Mater. Interface》杂志上(ACS Appl. Mater. Interface, 2013, 5, 1003-1008),目前已被引用将近60次,并入选高引用次数论文(ISI Highly Cited Papers)。

上述系列研究得到了得到国家科技部973计划、国家自然科学基金、山东省杰出青年基金/面上基金、山大自主创新基金山东齐鲁青年学者基金等项目资助。

相关连接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285515000208

 

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