天津大学材料学院先进高分子材料研究所许运华教授

xiangqi

天津大学许运华教授团队和合作者在铋基钠离子电池负极方面的研究取得重要进展。他们采用商业化的柠檬酸铋为前驱体，通过一步热解的方法，可以得到并大规模制备具有长循环寿命和高倍率性能的钠离子电池铋@碳复合负极材料，不仅如此，在热解过程中，原位生成的无定形碳层不仅能有效地缓冲金属铋的体积膨胀，还可促进电荷转移，另外，金属铋和碳层之间存在很强的作用力，能极大地提升复合材料的综合电化学性能。

       由于锂资源在地壳中的储量较少且分布不均匀等问题制约了锂离子电池技术的持续发展和大规模应用。因此，迫切需要开发出可替代锂离子电池的二次电池体系。而同一主族的钠与锂有相似的物理化学性质，且储量丰富、分布广泛。因此，钠离子电池被认为是最有希望成为低成本、大规模储能应用的电池技术。近年来，金属铋由于其低毒性、储量丰富，较高的理论比容量（386 mAh g-1）以及较安全的反应电压（~0.6 V）等优点，被认为是最有前景的钠离子电池负极材料之一。但是，当金属铋与钠合金化反应后产生较大的体积膨胀（≈244%），会使电极材料粉化后从电极片上脱落，造成严重的容量衰减。而许运华教授团队和合作者的研究使钠离子电池铋@碳复合负极材料具有长循环寿命和高倍率性能。该成果以“Bismuth Nanoparticle@Carbon Composite Anodes for Ultralong Cycle Life and High‐Rate Sodium‐Ion Batteries”为题近期发表在国际顶级期刊Advanced Materials上。
       该工作中构筑的导电网络结构，不但可以作为一种的普适方法，在改善其他材料电化学性能方面得到广泛的研究和应用，而且有望促进具有优异电化学性能的二次电池的发展。
       该论文第一作者是我院2016级博士生熊佩勋，通讯作者是许运华教授。该研究得到了国家自然科学基金和天津市自然科学基金的资助支持。
文献链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201904771