Nano Res.[能源]│吉林大学杜菲课题组：纳米片自组装等级花球结构助力宽温区钠离子电池
Nano Res.[能源]│吉林大学杜菲课题组：纳米片自组装等级花球结构助力宽温区钠离子电池
2023-06-05本篇文章版权为孙歌所有，未经授权禁止转载。
背景介绍
为了帮助解决存储风能、水能、太阳能等可再生能源的棘手问题，储能技术在过去几十年吸引了全世界的关注。由于地球上钠资源丰富且分布均匀，钠离子电池成为了现有技术中理想的选择之一。同时，其工作原理与锂离子电池相同，在锂离子电池中获得的丰富经验将有助于钠离子电池的快速发展。然而，因为钠离子半径较大，在反复的离子脱嵌过程中容易导致迟缓的动力学和严重的体积膨胀问题，这严重阻碍了电池功率密度和循环寿命的提升。因此，开发合适的钠离子存储材料是促进钠离子电池商业化所面临的重要挑战。
成果简介
本文提出通过两步溶剂热法制备纳米片自组装等级花球结构CuFeS2，并将其嵌入到RGO纳米片基底中。该结构可以显著扩大电极与电解液之间的接触面积，增加活性离子存储位点；而纳米片有效缩短离子传输路径，有利于提高可逆容量，改善动力学性能；此外，导电RGO基底不仅可以增强电子导电性，还可以缓解电极材料在充放电过程中体积变化带来的机械应力。这种精心设计的等级结构提升了材料的可逆比容量、倍率性能和长循环寿命，即使在﹣40 °C条件下仍展现出优异的电化学性能，为全温区的高性能电极设计提供了新的方向。
图文导读
图1. 嵌入到RGO基底中的纳米片自组装等级花球结构（花球状CuFeS2@RGO）的制备过程
图2. 花球状CuFeS2@RGO的结构表征
图3. 花球状CuFeS2@RGO在室温下的电化学行为和动力学性质
图4. 花球状CuFeS2@RGO的储钠机制
图5.花球状CuFeS2@RGO在﹣20 °C和﹣40 °C低温条件下的电化学性能
作者简介
文章第一作者为吉林大学博士生孙歌、林赫哲。本文通讯作者为吉林大学物理学院新型电池物理与技术教育部重点实验室杜菲教授、姚诗余副教授。该工作得到了国家自然科学基金、吉林省科技发展计划项目和中央高校基本科研专项资金等的资助。
文章信息
Sun G, Lin H, Tian R, et al. Rational design and synthesis of nanosheets self-assembled hierarchical flower-ball-like CuFeS2 for boosted wide temperature sodium-ion batteries. Nano Research, 2023, https://doi.org/10.1007/s12274-023-5614-1.
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