SCMs|电子堆积工程调控NiSe2纳米片助力具有快速动力学的钠离子电池

近年来, 钠离子电池电极材料引起了研究者们极大的兴趣. 过渡金属硒化物具有高钠离子存储容量, 是一种具有前景的钠离子电池负极材料. 然而, 该类材料较低的电导率以及钠离子脱嵌过程中巨大的体积膨胀, 导致了其较差的钠离子电池倍率性能和循环寿命. 

近日, 常熟理工学院耿洪波教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文, 采用二维的双金属有机框架材料为模板, 设计制造了多孔铁掺杂NiSe₂纳米片材料(Fe-NiSe₂@C NSs), 该结构具有充分暴露的活性位点, 增强的电导率, 丰富的空隙和短电子传输路径, 易于适应钠离子脱嵌带来的体积膨胀应力, 并具有快速的电荷转移动力学. 

作为钠离子电池负极材料时, Fe-NiSe₂@C NSs表现出高比容量(5 A g⁻¹电流密度下为302 mA h g⁻¹)和优异的循环稳定性(5 A g⁻¹的电流密度下循环1000圈容量保持率为99%). 此外, 该材料在与Na₃V₂(PO₄)₂O₂F正极材料组成的钠离子全电池中也表现出了高能量密度(107 W h kg⁻¹). 

大量非原位表征和理论计算进一步验证了Fe掺杂使电子密度增大, 对于提升Fe-NiSe₂@C NSs的钠离子电池综合性能具有重要意义. 本研究为制备高性能钠离子电池电极材料提供了新思路.

文章信息

Liu, J., Xie, J., Dong, H. et al. Iron doping of NiSe₂ nanosheets to accelerate reaction kinetics in sodium-ion half/full batteries. Sci. China Mater. (2022). https://doi.org/10.1007/s40843-022-2139-3

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