為彌補鋰離子電池在儲能方向應用的局限性，鈉離子電池以其鈉資源豐富、分布廣泛和成本低廉等特點受到了人們的普遍關(guān)注，并有望在大規(guī)模儲能領(lǐng)域得到應用。開發(fā)高性能負極材料對實現(xiàn)鈉離子電池的商業(yè)化至關(guān)重要。在備受關(guān)注的鈉離子電池負極材料中，硫化鐵具有理論容量高、高度可逆的氧化還原特性、自然資源豐富以及環(huán)境友好等特點，是極具潛力的新型負極材料之一。眾所周知，納米結(jié)構(gòu)關(guān)于提高納米材料的電化學性能起著至關(guān)重要的用途。然而，由于實驗過程繁雜，規(guī)模化合成具有特殊納米結(jié)構(gòu)的納米材料，一直以來嚴重制約著納米材料的實用化。

近日，南京特種航天大學彭生杰教授課題組通過一步硫化的方法設(shè)計制備出適合規(guī)模化生產(chǎn)的形貌均一的Fe1-xS納米材料。作為鈉離子電池負極材料，該材料展現(xiàn)了優(yōu)異的倍率性能和良好的循環(huán)穩(wěn)定性（經(jīng)過2000周循環(huán)，在10Ag-1的電流密度下，可逆容量保持率仍舊可以達到大約100%）。動力學分析表明，贗電容的決定性用途，是該材料具有良好倍率性能的關(guān)鍵。同時，通過原位XRD表征，研究了Fe1-xS納米材料的儲鈉機理。此外，利用Na0.6Co0.1Mn0.9O2與Fe1-xS匹配構(gòu)成鈉離子電池全電池，表現(xiàn)出較高的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性（在電流密度20mAg-1時，經(jīng)過100周循環(huán)，容量保持在約380mAhg-1）。該項工作以Large-scalesynthesisofhighlyuniformFe1-xSnanostructuresasahigh-rateanodeforsodiumionbatteries為題在線發(fā)表在期刊NanoEnergy上（2017，37，81-89）。

（a，b）Fe1-xS納米材料在不同放大倍率下的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像；（c,d）Fe1-xS納米材料的投射電子顯微鏡（TEM）圖像,插圖：電子衍射圖像；（e-g）Fe1-xS納米材料各元素的EDX面掃描圖。

Fe1-xS納米材料的（a）CV圖；（b）充放電曲線圖；（c）循環(huán)穩(wěn)定曲線；（d）交流阻抗圖；（e）不同充放電倍率下循環(huán)穩(wěn)定性曲線。

Fe1-xS納米材料的（a）倍率性能曲線；（b）相應倍率下充放電曲線；（c）不同掃速下的CV曲線；（d）相應氧化還原峰下的logivs.logv曲線；（e）不同掃速下的贗電容貢獻；（f）掃速為0.5mVs-1時，CV曲線及相應贗電容所占比例。

該研究通過簡單一步硫化的方法成功制備了均一Fe1-xS納米結(jié)構(gòu)。作為鈉離子電池電極材料，表現(xiàn)出良好的倍率性能和超長的循環(huán)穩(wěn)定性。值得注意的是，其優(yōu)異的儲鈉性能也在鈉離子全電池中得以充分展現(xiàn)，進一步表明了其潛在的商業(yè)化應用價值。