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李山東教授、王霞副教授在Adv. Funct. Mater.上發表最新研究成果

日期:2021-09-27      來源:物理科學學院      作者:王君學     編輯:郭書君       閲讀:1

新聞網訊 近日,李山東教授和王霞副教授在國際頂級期刊Advanced Functional Materials上發表題為“3D Ordered Porous Hybrid of ZnSe/N-doped Carbon with Anomalously High Na+Mobility and Ultrathin Solid Electrolyte Interphase for Sodium-Ion Batteries”的研究論文。論文第一作者為物理科學學院碩士研究生李雪瑩和韓志遠以及楊文華老師,通訊作者為王霞副教授、李山東教授和東北師範大學吳興隆教授。

過渡金屬硒化物具有較高的理論比容量,適當的工作電壓,豐富的儲量和良好的熱穩定性,是一類非常有研究價值的鹼金屬離子電池負極材料。然而,過渡金屬硒化物在循環過程中存在反應動力學遲緩和結構穩定性較差等問題。同時,過渡金屬硒化物的固有性質以及鹼金屬離子之間的離子半徑、電負性等不同導致其對Li+/Na+/K+的儲存行為存在差異,且產生該差異的具體原因尚不明確。我院李山東教授和王霞副教授以ZnSe為研究對象,通過第一性原理計算和實驗相結合的方法首次研究了ZnSe對Li+/Na+/K+存儲行為的差異。結果表明,與Li+和K+相比,ZnSe具有更好的Na+動力學。為了進一步提高ZnSe在循環過程中的Na+擴散係數,循環穩定性和倍率性能,作者採用調控材料微結構與優化電解液的雙策略,一方面,設計合成了3D有序分級孔ZnSe與氮摻雜碳的雜化材料(3DOHP ZnSe@N,C);另一方面,優化電解液以形成較薄和穩定的SEI。基於此,由3DOHP ZnSe@N,C作為負極材料,NaOTf作為電解液組成的鈉離子電池呈現出優異的倍率性能和良好的循環穩定性。同時,採用原位XRD、非原位TEM、XPS等手段進一步研究了3DOHP ZnSe@N,C的儲鈉機理,以及SEI的結構與成分。該研究為高性能鈉離子電池電極材料的設計提供了一個新的思路。

李山東教授和王霞副教授長期從事新型離子電池的研究,並取得了一系列的重要進展,以青島大學為第一單位在多個高水平期刊發表多篇相關學術論文,其中包括Nano-Micro Lett.、ACS Appl. Mater. Interfaces等。

論文鏈接://doi.org/10.1002/adfm.202106194