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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
2021-09-27 06:11  

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。

过渡金属硒化物具有较高的理论比容量,适当的工作电压,丰富的储量和良好的热稳定性,是一类非常有研究价值的碱金属离子电池负极材料。然而,过渡金属硒化物在循环过程中存在反应动力学迟缓和结构稳定性较差等问题。同时,过渡金属硒化物的固有性质以及碱金属离子之间的离子半径、电负性等不同导致其对Li+/Na+/K+的储存行为存在差异,且产生该差异的具体原因尚不明确。我院李山东教授和王霞副教授以ZnSe为研究对象,通过第一性原理计算和实验相结合的方法首次研究了ZnSe对Li+/Na+/K+存储行为的差异。结果表明,与Li+和K+相比,ZnSe具有更好的Na+动力学。为了进一步提高ZnSe在循环过程中的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学术论文,其中包括Nano-Micro Lett.、ACS Appl. Mater. Interfaces等。

论文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202106194

 

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