ChemSusChem：结构工程助力钠离子电池高性能镍钴硫化物负极

哈尔滨工业大学刘海萍教授团队在ChemSusChem期刊发文对镍钴硫化物电极材料在钠离子电池负极中的应用进行了探讨，文章重点探讨了结构工程策略助力NiCo₂S₄电极材料表现出优异的循环稳定性和倍率性能，讨论了锰掺杂对NiCo₂S₄电极材料的导电性和钠离子传输动力学的作用，为构建高性能过渡金属硫化物作为钠离子电池负极材料提供了参考。

能源存储与转换是解决能源危机和全球污染问题的关键技术之一。凭借丰富的钠资源，钠离子电池在未来大规模储能中占据着主导地位。探索高性能的电极材料对钠离子电池的发展和商业化应用具有重要意义。具有高比容量和丰富氧化还原中心的NiCo₂S₄电极材料被认为是一种潜在的钠离子电池负极材料。然而，NiCo₂S₄电极材料在充放电过程中仍然存在体积膨胀大和循环稳定性差的问题。研究表明电极材料的合理设计可以提高电极材料的导电性、缓解电极材料的体积膨胀进而改善电极材料的储钠性能。因此，刘海萍教授团队设计将中空纳米笼结构的NiCo₂S₄锚定在具有大比表面积的石墨烯纳米片（GNs）表面，并在Ni位引入锰离子。结果表明具有中空纳米笼结构的电极材料可以增加电极与电解液的接触面积，GNs的引入可以缓解NiCo₂S₄电极材料在循环过程中的体积膨胀效应。此外，Mn离子的掺杂可以提高钠离子扩散动力学和NiCo₂S₄电极材料的导电性。因此，锰掺杂电极表现出优异的循环稳定性（在200 mA g^-1的电流密度下循环200圈后仍能稳定在352.9 mA h g^-1的比容量）和倍率性能（在5000 mA g^-1的电流密度下达到315.3 mA h g^-1的比容量）。这一成果为构建高性能钠离子电池负极材料提供了参考。

论文信息

Optimization of Sodium Storage Performance by Structure Engineering in Nickel-Cobalt-Sulfide

Shanshan Fan, Haiping Liu, Sifu Bi, Xiaohuan Meng, Haoyin Zhong, Qi Zhang, Ying Xie, Junmin Xue

文章第一作者为范姗姗，通讯作者为刘海萍教授

ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202300435