中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所鈉離子電池負極材料研究取得新進展，科學家通過二次硫化和酸刻蝕，有效提高二硫化鉬的導電性，從而增強鈉離子電池的存儲性能。
鈉具有與鋰相似的物理化學性質(zhì)，且鈉資源豐富，價格低廉，因此鈉離子電池技術(shù)受到廣泛關(guān)注。研發(fā)高性能、穩(wěn)定的儲鈉材料是鈉離子電池得以實際應(yīng)用的關(guān)鍵。由于高的比容量和類石墨烯的二維片層結(jié)構(gòu)，二硫化鉬（MoS2）在鈉離子存儲方面具有很大的應(yīng)用潛力。然而，在實際的電池充放電過程中，二硫化鉬片層會相互聚集，進而導致電極材料體積變化和微結(jié)構(gòu)的破壞，最終使得電池表現(xiàn)出差的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。
中國科學院福建物構(gòu)所結(jié)構(gòu)化學國家重點實驗室研究員張健領(lǐng)導的無機合成化學團隊與博士張華彬合作，在國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項的資助下，采用二次硫化（溶劑熱硫化和高溫煅燒硫化）和酸刻蝕的策略，將鋅、鉬基的沸石型咪唑骨架（HZIF-Zn/Mo）轉(zhuǎn)變?yōu)橛摄f缺陷豐富的超薄二硫化鉬納米片組裝的中空的微立方體框架（HMF-MoS2）。作為鈉離子電池負極材料，該材料表現(xiàn)出了較高的可逆容量、優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。
動力學分析結(jié)果表明HMF-MoS2的超快鈉離子存儲源于其自身電容性電荷存儲。實驗結(jié)果和理論計算表明，大量的鉬缺陷可以有效提高二硫化鉬的導電性，增強二硫化鉬與鈉離子的相互作用，從而提高HMF-MoS2的儲鈉性質(zhì)。通過缺陷和形態(tài)學控制，該工作有助于從分子水平理解二硫化鉬表面的電化學反應(yīng)，為研究其他過渡金屬硫化物在能源領(lǐng)域方面的應(yīng)用提供了新的思路。
上述工作發(fā)表于ACS Nano, 2019, DOI: 10.1021/acsnano.9b00383。文章的第一作者是在讀博士研究生李揚。
