2024-05-24 18:47:00, HORIBA HORIBA科学仪器事业部
"相转变工程可构建导电的 1T 相 MoS2,但本征亚稳特性使其在循环过程中重新堆叠,向稳态 2H 相转变,导致电化学性能下降。因此,如何通过对 MoS2 本征晶体结构进行合理设计,开发兼具高倍率与长循环寿命的新型热力学稳定硫化钼基负极材料具有挑战性。"黄富强教授团队表示。最近,黄富强教授团队在《Advanced Materials》上发表他们的最新研究成果。
研究背景
钠离子电池由于钠资源储量与安全性高等优势,被视为锂离子电池的有效补充。目前,提高钠离子电池能量密度与快充特性对其产业化发展意义重大。
二硫化钼(2H 相 MoS2)是一种经典负极材料,具有高理论比容量(670 mAh g−1),但由于极化子引发的缓慢电荷转移,其倍率性能与氧化还原可逆性通常较差。传统材料改性策略包含纳米化、孔隙调控、碳复合结构设计等,虽电化学性能有所改善,但其低体积能量密度与复杂制造工艺限制实际应用。
研究成果
上海交通大学黄富强教授提出了一种由富电子一维[MoS]插入链诱导的极化子坍塌策略,可有效地解决以上问题。具体而言,在二维 MoS2 层间引入一种富电子一维 [MoS] 链,可通过破坏二维 MoS2 层 z 方向对称性将其转变为稳定对称破缺态,诱导小极化子坍塌从而获得极快速的本征电荷转移能力。基于该策略获得的 Mo2S3 材料热力学稳定且表现金属行为,其电子电导率为 MoS2 的 107 倍。
复旦大学吕希蒙博士理论计算发现,一维 [MoS] 链的引入可诱导阴离子电子离域,极大降低钠离子扩散能垒(Mo2S3:0.38 eV;MoS2:0.65 eV),实现钠离子在晶体结构中快速扩散。将 Mo2S3 应用于快充钠离子电池领域,该材料表现出极优快充性能(60 C=1分钟充满)与超长循环稳定性(1.5 万圈)。
电化学原位实验表明 Mo2S3 在钠嵌脱过程中具有高度可逆的氧化还原,可抑制硫副反应引起的容量衰减。
左右滑动查看更多
仪器贡献
该工作使用 HORIBA LabRAM HR Evolution Nano 纳米拉曼光谱仪,可探测纳米级应变分布,使用便捷,其处理空间分布数据的功能非常强大。(该仪器已全面升级为 HORIBA LabRAM Odyssey 高速高分辨显微共焦拉曼光谱仪)
黄富强课题组的
HORIBA LabRAM HR Evolution Nano 纳米拉曼光谱仪
黄富强课题组使用电化学拉曼原位表征,结合电化学原位 XRD、XANES 等系列原位/非原位实验表明,在充放电过程中发生插层加转化反应,反应方程式如下所示,并且在反应前后具有高度可逆性,同时形貌也得到保持。
Mo2S3+ xNa++ xe−→ NaxMo2S3
NaxMo2S3+(6−x)Na++ (6 − x) e−→ 2Mo + 3Na2S
拉曼光谱的原位表征
未来科学
黄富强团队的工作证明极化子坍塌策略可显著提升储能电极材料本征结构中的电子/离子传导,为设计和开发新型高性能快充电极材料提供新的思路。
作者简介
黄富强
上海交通大学讲席教授、中国科学院上海硅酸盐研究所研究员
国家杰出青年科学基金获得者,担任中国化学会理事、中国化学会能源化学专业委员会主任。长期从事无机固体化学与能源材料与器件研究,在多功能复杂化合物设计理论、新材料制备与能源器件研发方面取得系统性原创成果。以第一/通讯作者在Science、Nat. Mater.、Nat. Energy、Nat. Phys.、Nat. Catal.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater. 等期刊发表 SCI 论文 600 余篇,H 因子 90,他引超 35000 次,多次入选全球高被引科学家榜单;获授权发明专利 120 余项(国外 15 项)。主持科技委重点项目、国家重点研发计划、科技部 973 和 863 项目、基金委重大研究计划以及产业化等项目 40 余项。以第一完成人获国家自然科学二等奖 1 项(2017年)、上海市自然科学一等奖 2 项(2016、2019年)。
引用文章
Zhuoran Lv, Chendong Zhao, Miao Xie, Mingzhi Cai, Baixin Peng, Dayong Ren, Yuqiang Fang, Wujie Dong, Wei Zhao, Tianquan Lin, Ximeng Lv*, Gengfeng Zheng, Fuqiang Huang*. 1D Insertion Chains Induced Small-Polaron Collapse in MoS2 2D Layers Toward Fast-Charging Sodium-Ion Batteries. Advanced Materials, 2023, 2309637.
联系作者
黄富强:huangfq@mail.sic.ac.cn
如果您对上文提到的产品信息及报价感兴趣,欢迎扫描码获取样本或留言,我们的工程师将会及时与您联系。
获取样册 ↑↑
咨询产品 ↑↑
撰稿人 | 蔡天逊(中科院上海硅酸盐研究所)
05-31
科诺美助力水质检测解决方案05-31 科诺美Chromai
Robussil C4色谱柱上线!美正生物为检测乳铁蛋白提供完整解决方案。05-30 食品安全的守护者
美正沙门氏菌血清型(OH)鉴定试剂盒助力血清凝集实验05-30 食品安全的守护者
【6月3-4日 武汉】湖北省饲料工业协会年会05-30 食品安全的守护者
食品安全一周简讯05-30 食品安全的守护者
高光晔先生正式加入衡昇质谱05-30 衡昇质谱
活动邀请|TA仪器2024走进高校应用宣讲无锡场火热报名中05-29
因美纳发布 2023 年度企业社会责任报告05-29
邀请函 | 欧波同材料显微分析技术论坛05-29
Nature Portfolio | 探索胚胎早期发育过程的新体系05-28
LC/MS数据自动峰追踪05-28 ACD/Labs
血液专题| 糖基化——血液标志物的新风向05-28
聚力真空技术,赋能行业发展——2024科学仪器开发者大会“真空技术论坛暨中科科仪地区用户会”融合创新举办05-28
从Microtrac到Microtrac MRB,再到Microtrac的创新与守成——访麦奇克全球销售总监05-27 大昌华嘉
碳酸钙的电声特性05-27 大昌华嘉
邀请函 | 2024中国涂料油墨峰会暨展览会05-27 大昌华嘉
DWS微流变学用于化妆品配方设计—Rheolab应用05-27 大昌华嘉
土壤/植物样品中碳、氮含量以及TOC总有机碳含量测定05-27 大昌华嘉
网络研讨会 | 欢迎来到百欧林(Biolin)用户日2024!05-27 大昌华嘉