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中国科大洪勋(0002)/王功名(0419)Nature Commun.:锂硫电池新进展!

发布时间:2021-05-31

近日,中国科大洪勋(0002)、王功名(0419)等人在Nature Commun.报道锂硫电池新进展:通过非晶化诱导的表面电子态调节来显著提高氧化钴纳米片(α-CoO NSs)的多硫化物吸附能力。



锂硫电池在高能量密度储存方面显示出巨大的潜力,然而由于溶解性多硫化物的穿梭效应,其长期稳定性仍然受到了严重限制。

近日,中国科大洪勋、王功名等人报道了一种通过非晶化诱导的表面电子态调节来显著提高氧化钴纳米片(α-CoO NSs)的多硫化物吸附能力的策略。


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研究人员首先将乙酰丙酮钴(Co(acac)2)和溴化钾(KBr)在水/乙醇混合溶液中充分溶解,搅拌2 h。溶液在80 °C蒸发后,将干燥的混合物转移到瓷船中,在空气气氛下240 °C退火80 min。最后,洗涤去除KBr,离心后得到α-CoO NSs。此外,研究人员利用温度控制来调节CoO纳米片中的原子结构,在较低温度(240 °C)下形成无序原子结构,而在较高温度(400 °C)下形成具有长程有序原子结构的结晶相(c-CoO NSs)。


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X射线吸收光谱分析表明,非晶化后的氧化钴纳米片的配位结构和Co原子周围配位场的对称性发生了显著了的变化。密度泛函理论(DFT)研究进一步表明,非晶化引起的d轨道重新分布使更多的电子占据高能级,从而与多硫化物有较高的结合能,有利于吸附。

实验结果显示,具有非晶态氧化钴纳米片添加剂的锂硫电池正极具有出色的倍率性能和循环稳定性,在1 C下的初始容量为1248.2 mAh g-1,500次循环后的容量保持率为1037.3 mAh g-1。


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注:校友简介



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洪勋 (0002),2004年毕业于中国科学技术大学物理系,获理学学士学位;2004年至2010年于中国科学技术大学完成硕博学习,并于2010年获得中国科学技术大学凝聚态物理博士学位;2010年至2012年于清华大学化学系做博士后研究;现为中国科学技术大学应用化学系副教授

当前研究内容主要是探索及发展双金属原子精度可控合成方法学;研究双金属表面、界面、缺陷及元素原子级的分布及机理;探索新型具有单原子(层)表面的双金属材料在催化、电催化领域的应用。


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王功名(0419),现为中国科学技术大学应用化学系特任教授,博士生导师。2008年获得中国科学技术大学化学学士学位,2013年从美国加州大学Santa Cruz分校博士毕业,之后在美国加州大学洛杉矶分校(2013-2016)做博士后研究。于2016年6月加入中国科学技术大学化学与材料科学学院。

当前的研究方向主要集中在发展新颖的纳米结构材料的表界面修饰方法,并发展其在(光)电催化以及二次电池方面的应用。相关研究发表在Joule, Nature Commun.,Chem, Angew, Adv.Mater. Nano Lett., EES等期刊。




参考文献:

Li,R., Rao, D., Zhou, J. et al. Amorphization-induced surface electronic states modulation of cobaltous oxide nanosheets for lithium-sulfur batteries. Nat Commun 12, 3102 (2021)DOI:10.1038/s41467-021-23349-9

https://doi.org/10.1038/s41467-021-23349-9