近日，國際知名期刊《Advanced Materials》（IF = 21.95）和 《Advanced Energy Materials》（IF = 21.875）相繼發(fā)表了中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院紀(jì)效波教授團(tuán)隊(duì)在鈉電池金屬硒化物負(fù)極材料方面的系列研究工作。紀(jì)效波教授為論文的通訊作者，2016級博士生葛鵬為論文的第一作者。

紀(jì)效波教授團(tuán)隊(duì)長期致力于新型電池材料的研究。研究發(fā)現(xiàn)，作為三大反應(yīng)機(jī)理之一的轉(zhuǎn)換反應(yīng)，有著小于合金化反應(yīng)的體積膨脹，大于嵌入反應(yīng)的儲鈉容量，目前被認(rèn)為是具有巨大潛力的新型電池材料體系。該類材料主要包括，金屬氧化物，硫化物，硒化物，磷化物等，由于磷化物的原料毒性以及合成方法的限制性，目前主要的轉(zhuǎn)換型材料主要集中到金屬基第六主族化合物。其中，由于Se元素較強(qiáng)的電子電導(dǎo)率 (1 × 10-5 S m-1)以及較弱的電負(fù)性 (2.5)，致使金屬硒化物有潛力成為同時具有優(yōu)異的充放電比容量以及循環(huán)穩(wěn)定性。

紀(jì)效波教授團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)調(diào)控金屬硒基材料與碳基質(zhì)的界面特性方面取得新進(jìn)展。通過自組裝的手段設(shè)計(jì)合成線了團(tuán)狀的堿式碳酸鎳(Ni-Pr)，利用其較大的比表面積將吡咯單體吸附其中進(jìn)行聚合反應(yīng)。利用Se單質(zhì)以及高溫下的柯肯達(dá)爾效應(yīng)，成功的生成了碳包覆的多級中空結(jié)構(gòu)。體系成功地引入了金屬氧-碳鍵以及衍生的雙碳層結(jié)構(gòu)，有效地提升了材料的反應(yīng)可逆性，緩解材料的體積膨脹，深化電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行深度。在鈉離子能量存儲領(lǐng)域展現(xiàn)出優(yōu)異的性能，該工作對于金屬基材料的設(shè)計(jì)以及衍生具有重要的指導(dǎo)意義。研究成果近日發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》（Advanced Energy Materials, 2018，DOI: 10.1002/adma.201803035）（IF = 21.875）。

此外，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)基于鐵基的類普魯士藍(lán)結(jié)構(gòu)，有著原料來源廣泛，生產(chǎn)工藝簡單等特點(diǎn)，但是材料自身的內(nèi)部間隙結(jié)晶水以及相對較弱的氧化還原電對Fe2+/Fe3+, 致使該類材料的循環(huán)穩(wěn)定性以及倍率性能不佳，通過陽離子(鈷，鎳，錳)置換部分鐵基元素對于類普魯士藍(lán)材料的結(jié)晶度，顆粒尺寸，以及電化學(xué)性能進(jìn)行系列有效的調(diào)控。得益于優(yōu)異的物理化學(xué)穩(wěn)定性，增強(qiáng)動力學(xué)系數(shù)以及“零應(yīng)變”結(jié)構(gòu)，所制備的Ni-Fe PBAs，在1.0 A g-1的電流密度下，容量依然可以維持在81 mAh g-1。此外，通過熱解硒化的辦法，進(jìn)一步衍生雙碳層核殼結(jié)構(gòu)鎳鐵基硒化物，展現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性以及快速充放電能力。通過鎳基類普魯士藍(lán)與衍生的相應(yīng)硒化物作為正負(fù)極材料，組裝對應(yīng)全電體系，展現(xiàn)出出眾的充放電比容量302.2 mAh g-1 (1.0 A g-1)。研究成果近日發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials, 2018，DOI: 10.1002/adma.201806092）（IF = 21.95）。