印度科研人員在鈉離子電池柔性陽(yáng)極材料研究方面取得進(jìn)展
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技術(shù)領(lǐng)域：鈉離子電池
開(kāi)發(fā)單位：印度迦米亞·彌立亞·伊斯拉米大學(xué) Mohd.Shahid Khan
技術(shù)突破：研究了MoSSe合金作為鈉離子電池陽(yáng)極材料的電化學(xué)性能，結(jié)果顯示出高容量、低電壓、高充放電速率、高柔性等特征（比電荷容量為1036 mA h g?1）。
文章名稱：Archana Sharma, Mohd. Shahid Khan, et al. Ab initio study of molybdenum sulfo-selenides alloy as a flexible anode for sodium-ion batteries. Applied Surface Science, 2020.
應(yīng)用價(jià)值：為提高現(xiàn)有陽(yáng)極材料的電化學(xué)性能提供新的前景。
鈉具有高離子導(dǎo)電性和快速擴(kuò)散能力，儲(chǔ)量豐富且價(jià)格低廉，非常適合大規(guī)模應(yīng)用，如電動(dòng)汽車(chē)和電網(wǎng)級(jí)電力存儲(chǔ)等，然而鈉電池的循環(huán)效率還不夠高。選擇合適的陽(yáng)極提高反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的鈉離子快速存儲(chǔ)(陽(yáng)極)材料，是實(shí)現(xiàn)高能量密度和改善電極性能的首要步驟。MoS2（二硫化鉬）是一種類似石墨烯的材料，已被廣泛研究并作為多種應(yīng)用場(chǎng)景的潛在材料，包括作為金屬離子電池的陽(yáng)極材料。與石墨烯的平面結(jié)構(gòu)不同，MoS2有更好的金屬原子錨定能力，因此具有更高的容量。裸露的MoS2納米片被用作具有高可逆比容量的SIBs的陽(yáng)極材料。但由于其固有的低電導(dǎo)率和大體積膨脹，導(dǎo)致容量衰減快，循環(huán)穩(wěn)定性差。近年來(lái)，利用改良的化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)，在適當(dāng)?shù)臏囟认掠肧e層取代S層合成了MoS2和MoSe2合金結(jié)構(gòu)，打破MoS2的非平面對(duì)稱性，具有許多獨(dú)特的特性，如Rasba自旋分裂、二次諧波(SHG)響應(yīng)和較大的壓電效應(yīng)。
近日，印度迦米亞·彌立亞·伊斯拉米大學(xué)Mohd. Shahid Khan團(tuán)隊(duì)利用最先進(jìn)的密度泛函理論(DFT)計(jì)算，在原子水平上研究了MoS2和MoSe2合金作為可充電SIBs的陽(yáng)極材料的重要電化學(xué)性能，包括電子導(dǎo)電性、電壓分布、比容量、鈉離子遷移率和機(jī)械強(qiáng)度。結(jié)果表明，該電極具有較高的比電荷容量(1036 mA h g?1)和較低的陽(yáng)極電位窗口(1.52 ~ 0.14 V)，具有較高的倍率性能。硒的引入不僅提高了原始MoS2材料的容量，還提高了材料的導(dǎo)電性，同時(shí)不影響材料的機(jī)械強(qiáng)度，保持了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。同時(shí)，計(jì)算了在Se和S原子表面擴(kuò)散的低離子跳躍勢(shì)壘為0.035 eV和0.052 eV，表明Na的遷移速度很快，因此充放電速率也很快。此外，MoSSe合金可以承受高達(dá)25%的應(yīng)變，即使在高濃度Na原子下也不會(huì)產(chǎn)生任何結(jié)構(gòu)變形，具有超高的柔韌性。這些結(jié)果可以為提高現(xiàn)有陽(yáng)極材料的電化學(xué)性能提供新的前景。
圖1 MoSSe合金的結(jié)構(gòu)
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