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我院纪效波教授团队在磷基钠离子电池负极材料领域取得新进展

发布时间:2017-09-02    作者:  中南化语轩    浏览次数:507

 近日,国际材料类顶级期刊《Advanced Materials》(IF=19.791)正式发表了我院纪效波教授团队关于电化学方法制备磷烯及在钠电中应用的最新研究成果,题名为“Layer-Tunable Phosphorene Modulated by the Cation Insertion Rate as a Sodium-Storage Anode” (DOI: 10.1002/adma.201702372),纪效波教授为通讯作者,2015级硕士生黄兆东为第一作者,中南大学为第一单位。

 磷烯(少层黑磷),作为后石墨烯时代研究的焦点,具有褶皱的二维层状结构,直接能带间隙,层内各向异性及超高的钠电理论比容量,近年来在光电、催化、新能源材料等领域大放异彩。目前磷烯的主要制备方法为液相剥离和机械剥离,但其耗时长、效率低并会引入结构缺陷等缺点严重阻碍了磷烯在各个研究领域的发展。纪效波教授团队首次将电化学阴极剥离的方法引入到磷烯的制备中,得到了层数可控、面积大、缺陷少的磷烯,并将通过电化学方法制备的磷烯应用到钠离子电池负极材料中,表现出了优异的电化学性能。在100 mAg-1的电流密度下循环50圈仍有1500 mAh g-1的比容量,1500 mA g-1的大电流密度下循环100圈保持了600 mAh g-1的比容量。这种新型、高效制备的方法不仅可以促进磷烯基材料的研究应用和电化学剥离技术的发展,还为单层二维材料的制备提供了新的可能性。
     另外,近期纪效波教授团队还研究了磷化物在钠离子电池中的应用,相关成果发表在权威材料期刊《Chemistry of Materials》(IF=9.466),论文标题为:“ Molybdenum Phosphide: a Conversion-Type Anode for Ultralong-Life Sodium-Ion Batteries” (DOI:10.1021/acs.chemmater.7b02193),2015级硕士生黄兆东为第一作者,纪效波教授为通讯作者,中南大学为第一单位。
     磷化物具有高的理论比容量和良好的导电性,是一种非常有潜力的钠离子负极材料。纪效波教授团队通过改进的高温固相法制备了棒状的磷化钼/碳复合材料,将其首次应用于钠离子电池中,并通过原位XRD技术探究了磷化钼的转化型储钠机制。磷化钼/碳复合材料电极表现出了非常优异的电化学性能,在100 mA g-1的电流密度下循环800圈后仍有400 mAh g-1的比容量,1600 mA g-1的大电流密度下充放电10000次能保持104 mAh g-1的比容量,这是迄今为止报道过的循环稳定性最好的磷化物材料。
     这两项研究工作的第一作者均为我院2015级硕士研究生黄兆东同学,黄兆东自我校本科毕业后保研到纪效波教授课题组学习,勤奋努力,刻苦钻研,目前以第一作者发表SCI一区论文3篇,总影响因子达34,在写1篇,获得2017年佳纳学生创业国家级项目、中南大学第四届奥图泰“可持续发展”创意奖、中南大学米塔尔学生创新创业项目优秀项目结题及优秀论文奖、2016年第三届物联网感智创新大赛最具创新奖、第三届“赢在创新——赢创中国高校创意大赛” 全国十强、2016年比亚迪奖学金优秀学生奖、2016年中南大学优秀研究生等荣誉及奖励。

相关链接:
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201702372/full
http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.chemmater.7b02193



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