• 电话:0531-88364464
  • 传真:0531-88564464
  • 地址:
    中国山东省济南市山大南路27号
  • 邮编:250100


学术进展

熊胜林课题组新型电池负极材料研究再获新进展

dangwei    March 15, 2016, 4:53 p.m.

           近日, 我院钱逸泰院士团队熊胜林教授组在钠离子电池负极材料的研究取得重要进展。研究人员以乙二胺同时充当还原剂及功能化试剂,通过低温水热法一步合成单分散SnS2超细纳米晶均匀生长在胺功能化石墨烯表面的复合材料(SnS2 NC/EDA-RGO),以该复合材料作为钠离子电池负极组装半电池, 该材料表现出了优异的长循环稳定性。相关研究成果以“Enhancing the cycling stability of Na-ion batteries by bonding SnS2  ultrafine nanocrystals on amino-functionalized grapheme hybrid nanosheets”为题在线发表在能源环境类顶级刊物《能源与环境科学》(Energy Environ. Sci. 2016DOI: 10.1039/c5ee03262h I.F. = 20.523)。该论文的第一作者是博士生姜勇。

钠离子电池因钠来源丰富、造价低廉被认为是二次电池大规模应用的理想选择。然而,由于钠离子较大的离子半径,缺乏合适的负极材料困扰着钠离子电池的实际应用。层状金属硫化物具有独特的层状结构,较大的层间距有利于钠离子的传输,缓解充放电过程中的体积变化,因而引起科研人员的广泛关注。但是金属硫化物充当钠离子电池负极时仍然存在着导电性差,体积膨胀等问题。将导电性优异的石墨烯与层状金属硫化物复合是目前科研工作者常采取的策略。

针对上述难题,在熊胜林教授的指导下,2014级博士生姜勇等通过一步低温水热法将超细SnS2纳米晶生长在功能化还原石墨烯上。红外光谱和X射线光电子能谱分析测试结果表明功能化基团与SnS2纳米晶之间存在较强的化学键合作用。合作者山东大学化学院马玉臣教授研究组基于VASP理论模拟计算结果也表明了功能化基团与SnS2及其放电产物Na2S存在着较强的化学键合作用。正是这种化学键合作用的存在,增强了石墨烯与SnS2Na2S之间的联系,缓解充放电过程中体积变化带来的活性物质脱落、粉化等问题。与SnS2/RGO电极材料比较,SnS2 NC/EDA-RGO表现出了更为优异的循环稳定性。此外,在SnS2 NC/EDA-RGO 复合材料中,SnS2超细的纳米晶结构,纳米晶体之间的空隙有利于电解液的浸润,缩短了钠离子的传播路径;功能化石墨烯的导电性,柔韧性等诸多优点确保了SnS2 NC/EDA-RGO优异的储钠性能。同时,SnS2 NC/EDA-RGO复合材料的制备过程简单,方法普适,这就为探索有实际应用价值的钠离子电池负极材料指出了一种新的实验思路。

                                        

     熊胜林教授自20117月进校以来,在无机功能材料(包括碳材料和金属氧化物/硫化物及其复合结构)的结构构筑与电化学性能研究,在合成方法学的探索、微纳结构的形成机制、结构与物性探索等方面进行了系统研究。作为通信作者以山东大学为第一单位在Energy Environ. Sci. (2016DOI: 10.1039/c5ee03262h)Angew. Chem. Int. Ed. (2015, 54, 10787–10791.)Adv. Funct. Mater. ( 2016, 26, 1571-1576.; 2014, 24, 3012–3020.)Nano Energy (2014, 7, 52–62. ; 2013, 2, 1249–1260. )等刊物发表SCI论文21篇,其中影响因子10.0以上6篇,获得了国内外研究者的广泛关注和评价,共被他人引用和评价1000余次次,其中3篇单引超过100次,单篇最高他引近200次,6篇论文入选ESI高引论文,并受邀在Nanoscale2015, 7, 17211–17230.)撰写综述论文一篇。

   该研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学杰出青年基金等项目的资助。

      附文论链接:http://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2016/ee/c5ee03262h?page=search

Copyright (C) 2014 www.chemnew.sdu.edu.cn All rights reserved.