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陳衛(wèi)華團隊Chem: 超高氮摻雜的碳基底誘導(dǎo)原子級分散鎳物種并助力穩(wěn)定鈉儲存
建立具有足夠多固相接觸的相界面對于改善很多器件的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)和深度非常重要。

電極材料的高度分散，特別是在原子水平上，可以提供更多的固相接觸。但活性組分的高度分散通常也意味著較低的負載量，這種方式在電池中的潛在應(yīng)用因而受到限制。
最近，鄭州大學(xué)陳衛(wèi)華教授課題組報道了一種負載在高濃度N摻雜的碳基底上的Ni3S4材料（Ni3S4@HNC）。這種材料可以在充電過程中，快速轉(zhuǎn)換為原子級分散度的Ni物種，使充電產(chǎn)物中Ni的含量高達54.9wt%. 這種變化被實驗證明具有很好的可逆性，因此被用于長壽命的鈉離子電池構(gòu)建 （每個循環(huán)容量衰減 0.061%）。 

圖片1：完全鈉化的Ni3S4@HNC的EXAFS表征

圖片2：電池性能測試

 

組裝好的軟包電池可以實現(xiàn)穩(wěn)健的穩(wěn)定性（50 次循環(huán)后 92.1%）。DFT 計算表明，超高 N 摻雜和電化學(xué)形成的 Na2S 可以提供熱穩(wěn)定的 Na2S/Ni/NC 結(jié)構(gòu)，抑制循環(huán)過程中 Ni 的團聚。
這項工作為新的高容量轉(zhuǎn)換型電極、反應(yīng)過程中涉及固體界面的材料，以及應(yīng)用廣泛的高負載原子分散材料的設(shè)計和合成提供了一些新的見解。


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