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哈爾濱工業大學劉海萍教授團隊在ChemSusChem期刊發文對鎳鈷硫化物電極材料在鈉離子電池負極中的應用進行了探討，文章重點探討了結構工程策略助力NiCo₂S₄電極材料表現出優異的循環穩定性和倍率性能，討論了錳摻雜對NiCo₂S₄電極材料的導電性和鈉離子傳輸動力學的作用，為構建高性能過渡金屬硫化物作為鈉離子電池負極材料提供了參考。

能源存儲與轉換是解決能源危機和全球污染問題的關鍵技術之一。憑借豐富的鈉資源，鈉離子電池在未來大規模儲能中占據著主導地位。探索高性能的電極材料對鈉離子電池的發展和商業化應用具有重要意義。具有高比容量和豐富氧化還原中心的NiCo₂S₄電極材料被認為是一種潛在的鈉離子電池負極材料。然而，NiCo₂S₄電極材料在充放電過程中仍然存在體積膨脹大和循環穩定性差的問題。研究表明電極材料的合理設計可以提高電極材料的導電性、緩解電極材料的體積膨脹進而改善電極材料的儲鈉性能。因此，劉海萍教授團隊設計將中空納米籠結構的NiCo₂S₄錨定在具有大比表面積的石墨烯納米片（GNs）表面，并在Ni位引入錳離子。結果表明具有中空納米籠結構的電極材料可以增加電極與電解液的接觸面積，GNs的引入可以緩解NiCo₂S₄電極材料在循環過程中的體積膨脹效應。此外，Mn離子的摻雜可以提高鈉離子擴散動力學和NiCo₂S₄電極材料的導電性。因此，錳摻雜電極表現出優異的循環穩定性（在200 mA g^-1的電流密度下循環200圈后仍能穩定在352.9 mA h g^-1的比容量）和倍率性能（在5000 mA g^-1的電流密度下達到315.3 mA h g^-1的比容量）。這一成果為構建高性能鈉離子電池負極材料提供了參考。

論文信息

Optimization of Sodium Storage Performance by Structure Engineering in Nickel-Cobalt-Sulfide

Shanshan Fan, Haiping Liu, Sifu Bi, Xiaohuan Meng, Haoyin Zhong, Qi Zhang, Ying Xie, Junmin Xue

文章第一作者為范姍姍，通訊作者為劉海萍教授

ChemSusChem

DOI:?10.1002/cssc.202300435

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