科研进展简报

高性能柔性钠离子电池负极材料取得新进展

来源:武汉光电国家研究中心    作者:能源光子学功能实验室    发布时间:2019年03月27日    浏览:622次

        由于钠源价格低廉且储量丰富,钠离子电池引起了许多研究人员的关注。然而,由于钠离子嵌入/脱出导致活性电极材料体积变化较大甚至结构破坏,使得电接触变差,电池容量和寿命衰减,严重妨碍了钠离子电池的发展与应用。构建纳米结构复合电极材料是一种有效缓解钠离子嵌入/脱出过程中产生应力的方法。拥有白铁矿结构的硒化钴(CoSe2)纳米材料具有化学性质稳定、环境友好性等特点,通过静电纺丝技术将其引入到三维互连碳网络中,有望同时解决其电导率不够高、钠离子扩散慢和结构稳定性差等问题,进而有效提升钠离子电池循环与倍率性能。

        鉴于此,华中科技大学武汉光电国家研究中心能源光电子功能实验室朱明强教授课题组利用静电纺丝和分步煅烧法成功制备出一种自支撑柔性的二硒化钴/碳纳米复合纤维(CoSe2/CNFs)钠离子电池活性负极材料(图 1),并系统研究了其储钠性能。研究发现,由碳纳米纤维组成的三维导电网络极大提升了电子的传输能力;附着在碳纳米纤维表面的二硒化钴纳米颗粒具有较高的电化学反应活性和稳定性,并能促进钠离子扩散。测试结果表明(图2),该材料于2  A g-1的电流密度下循环1000圈后仍具有370 mAh g-1的比容量,容量保持率为99%,在15 A g-1大电流密度下的比容量为224 mAh g-1,表现出优异的循环和倍率性能,在长寿命、高性能钠离子柔性电池方面具有广泛的应用前景。该研究成果《Long cycle life and high rate capability of three dimensional CoSe2 grain-attached carbon nanofibers for flexible sodium-ion batteries》发表在Nano Energy上(Nano Energy, 2019, 58, 715-723. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519300825?via%3Dihub), 博士后尹红博士为该论文第一作者,朱明强教授和李冲讲师为通讯作者。

         该工作得到了国家自然科学基金、博士后面上基金等项目的资助。

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