合肥工业大学大幅提升电极材料电化学储能性能
责任编辑：Lillian
作者：中国科学报
2017/10/12 16:02:11
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技术
日前，合肥工业大学研究人员通过调节层状结构过渡金属二硫属化物的分子层间距离，实现了电极材料电化学储能与催化性能的大幅提升，为发展高性能电催化与储能器件开辟了新路径。
相关研究成果相继发表于《纳米能源》和《微尺度》等期刊。研究人员近日在《先进能源材料》和《材料化学杂志A》上发表的邀请综述论文，被评为亮点研究报道和热点论文。
层状过渡金属二硫属化物纳米片具有层数可控、单层厚度超薄、二维层间通道丰富、层间表面积较大等特点，具有优异的电化学性能，在二次电池、超级电容器、电催化和光电化学器件等方面具有良好的发展前景。然而，由于传统层状材料层间距离较窄，离子在材料层间传输的阻力较大，从而限制了其电化学性能。
合肥工业大学电子科学与应用物理学院许俊教授课题组与香港城市大学科研人员合作，将二硫化钼的层间距从0.615nm宽化到0.99nm，促进钠离子的快速传输和可逆嵌脱，并利用导电碳分子的插层作用提高了材料的电子电导率。该课题组合成了二硫化钼-石墨烯单层异质超结构纳米片，并组装为多级结构纳米管作为高性能储钠电极材料，实现了电极材料倍率性能和储钠稳定性的大幅提升。
课题组进一步发展硫/硒化技术，制备了一系列成分和层间距可调控的三元硫硒化钼和二硒化钼纳米片组装结构材料，通过优化材料的层间距和硫硒原子比，在钠离子电池及电催化析氢等方面呈现出优异性能。
“通过外力拓宽层间距离后，可大幅降低锂、钠、镁等离子在层间的传输阻力，从而提升这些纳米材料在离子嵌入型储能器件中的电化学性能。”许俊教授介绍说，这一成果可应用在锂离子电池、钠离子电池、镁离子电池和超级电容器中，从而大幅提高储能器件性能，从而为制造高性能的储能电池找到了一条可的新途径。
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