纪晓波: 用氮掺杂碳制备棒状FeSe2用于高性能钠储存

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由于钠资源的丰富性，钠离子电池（SIB）引起了极大的关注。在实际应用中，阳极存在储纳容量低和动力学过程缓慢等问题，很难适用于大规模储能现有电极的机理分为嵌入型（如碳，TiO2，V2O5），转换型（如CoO，FeS2，NiSe2）以及合金类型（例如，Sn，Sb，Bi）。其中，基于转化反应的材料显示出更高的钠储存容量和更小的体积膨胀。过渡金属硫族化合物（TMDCs）被认为是转换型的主要材料。然而，传统的金属氧化物（MO）和金属硫化物（MS）由于固体电解质界面（SEI）膜阻断了离子的传输和多硫化物存在“穿梭”效应使电化学性能恶化。最近的研究报道称，金属硒化物（MSe）显示出高比例容量的超长寿命寿命，源于其高的电子传导率和低能量转化反应。为了满足大规模储能的需求，应进一步改善，使其在大电流密度具有优异容量且循环寿命长。

近日，中南大学的纪晓波教授报道了一种通过简便的热解法成功获得纳米蜂窝状SnS，在1.0 mV s-1时，电容率贡献率提高到87％。与块状SnS2相比，具有精心设计的自分支纳米阵列的样品呈现出比表面积增大（从58％到74％）以及极好的电化学性质。用氮掺杂碳包裹的一系列FeSe2棒状结构壳通过不同的加热速率可控地调整。棒状FeSe2/N-C被用来诱导降低结晶，减少晶粒，并均匀沉积碳，从而带来电容贡献的演变。目标样品在大电流密度下显示出超长时间的循环稳定性，在10.0 A g-1下保持可逆容量为308 mAh g-1超过10000次循环。这项工作深入地探究颗粒尺寸对电容行为的影响以及制定合适的策略以提高金属硒化物作为阳极的钠储存性能。相关研究成果“Tailoring Rod-Like FeSe2 Coated with Nitrogen-Doped Carbon for High-Performance Sodium Storage”为题发表在Advanced Functional Materials上。