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李山东教授、王霞副教授在Adv. Funct. Mater.上发表最新研究成果

作者:王君学  来源:物理科学学院  编辑:郭书君    时间:2021-09-27    浏览:

新聞網訊 近日,李山东教授和王霞副教授在国际顶级期刊Advanced Functional Materials上发表题为“3D Ordered Porous Hybrid of ZnSe/N-doped Carbon with Anomalously High Na+Mobility and Ultrathin Solid Electrolyte Interphase for Sodium-Ion Batteries”的研究论文。论文第一作者为物理科学学院硕士研究生李雪莹和韩志远以及杨文华老师,通讯作者为王霞副教授、李山东教授和东北师范大学吴兴隆教授。

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堿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堿金屬離子之間的離子半徑、電負性等不同導致其對Li+/Na+/K+的儲存行爲存在差異,且産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爲研究對象,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+存儲行爲的差異。結果表明,與Li+和K+相比,ZnSe具有更好的Na+動力學。爲了進一步提高ZnSe在循環過程中的Na+扩散系数,循环稳定性和倍率性能,作者采用调控材料微结构与优化电解液的双策略,一方面,设计合成了3D有序分级孔ZnSe与氮掺杂碳的杂化材料(3DOHP ZnSe@N,C);另一方面,优化电解液以形成较薄和稳定的SEI。基于此,由3DOHP ZnSe@N,C作为负极材料,NaOTf作为电解液组成的钠离子电池呈现出优异的倍率性能和良好的循环稳定性。同时,采用原位XRD、非原位TEM、XPS等手段进一步研究了3DOHP ZnSe@N,C的储钠机理,以及SEI的结构与成分。该研究为高性能钠离子电池电极材料的设计提供了一个新的思路。

李山东教授和王霞副教授长期从事新型离子电池的研究,并取得了一系列的重要进展,以青岛大学为第一单位在多个高水平期刊发表多篇相关學術论文,其中包括Nano-Micro Lett.、ACS Appl. Mater. Interfaces等。

論文鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.202106194



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