近日，我校材料與環(huán)境工程學(xué)院教師以杭電為第一單位首次在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊Advanced Functional Materials（2020年影響因子/JCR分區(qū)：16.836/Q1）上發(fā)表了題為“A General Strategy for Antimony-Based Alloy Nanocomposite Embedded in Swiss-Cheese-Like Nitrogen-Doped Porous Carbon for Energy Storage”的研究論文（DOI: 10.1002/adfm.202009433）。該論文的第一作者是我校材料與環(huán)境工程學(xué)院青年教師楊濤，共同第一作者是鐘家松副教授，通訊作者是澳大利亞伍倫貢大學(xué)郭再萍教授，合作者是湖北大學(xué)的劉建文副教授，我校楊得鑫副教授、元勇軍教授、毛啟楠副教授、李心悅副教授。該成果得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金等多項(xiàng)資助。
隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)設(shè)備便攜化的需求也在逐漸增強(qiáng)。而設(shè)備便攜化的實(shí)現(xiàn)離不開電池的使用，其中鋰離子電池（LIBs）具有體積小、質(zhì)量輕、能量密度大和性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，成為當(dāng)前充電電池的主流發(fā)展方向，但當(dāng)前LIBs的能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于市場(chǎng)的預(yù)期需求。LIBs能量密度在很大程度上取決于負(fù)極材料。由于銻具有合適的工作電壓和較高的理論存儲(chǔ)容量，被認(rèn)為是一種很有前途的LIBs負(fù)極材料，因而受到了廣泛的關(guān)注。但是銻的負(fù)極材料應(yīng)用在鋰離子電池中時(shí)還存在容量低和衰減迅速的問(wèn)題。
鑒于此，本論文作者采用簡(jiǎn)單易操作的原位自模板法制備了一系列金屬—銻合金/多孔碳復(fù)合材料。通過(guò)該方法制備出的復(fù)合材料具有豐富的多孔結(jié)構(gòu)，這種特殊結(jié)構(gòu)既會(huì)促進(jìn)鋰離子快速擴(kuò)散，同時(shí)又會(huì)減輕材料在重復(fù)循環(huán)下的體積變化。此外，引入的雜原子和金屬—氮配位鍵有效增強(qiáng)材料的導(dǎo)電性和電極結(jié)構(gòu)完整性，使得以銻基復(fù)合材料作為負(fù)極的LIBs具有高容量和出色的循環(huán)穩(wěn)定性。電化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究表明循環(huán)過(guò)程中容量的增加主要由擴(kuò)散機(jī)制控制。這一基礎(chǔ)研究成果對(duì)于推動(dòng)新型能源材料的發(fā)展具有重要意義。
MS@NPC復(fù)合材料的制備示意圖
不同循環(huán)次數(shù)的NS@NPC電極在不同掃描速率下的CV曲線及贗電容貢獻(xiàn)率
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202009433
