【引言】

為彌補(bǔ)鋰離子電池在儲(chǔ)能方向應(yīng)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(diǎn)受到了人們的普遍關(guān)注，并有望在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域得到應(yīng)用。開(kāi)發(fā)高性能負(fù)極材料對(duì)實(shí)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(fù)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(diǎn)，是極具潛力的新型負(fù)極材料之一。眾所周知，納米結(jié)構(gòu)對(duì)于提高納米材料的電化學(xué)性能起著至關(guān)重要的作用。然而，由于實(shí)驗(yàn)過(guò)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(lái)嚴(yán)重制約著納米材料的實(shí)用化。

【成果簡(jiǎn)介】

近日，南京特種航天大學(xué)彭生杰教授課題組通過(guò)一步硫化的方法設(shè)計(jì)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(fù)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(guò)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(dá)到大約100%）。動(dòng)力學(xué)分析表明，贗電容的決定性作用，是該材料具有良好倍率性能的關(guān)鍵。同時(shí)，通過(guò)原位XRD表征，研究了Fe1-xS納米材料的儲(chǔ)鈉機(jī)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(shí)，經(jīng)過(guò)100周循環(huán)，容量保持在約380mAhg-1）。該項(xiàng)工作以“Large-scalesynthesisofhighlyuniformFe1-xSnanostructuresasahigh-rateanodeforsodiumionbatteries”為題在線(xiàn)發(fā)表在期刊NanoEnergy上（2017，37，81-89）。

【圖文導(dǎo)讀】

圖1.Fe1-xS納米材料的物理表征

（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。

圖2.Fe1-xS納米材料的電化學(xué)性能

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

圖3.Fe1-xS納米材料的動(dòng)力學(xué)性能

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