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侯仰龍課題組采用復合法製備出新型鋰離子電池負極材料

來源🤦🏽:意昂体育平台新聞網 時間:2013-05-15

近日,著名學術媒體Wiley出版社的Materials Views China對侯仰龍課題組進行了專訪,介紹了侯仰龍教授通過綜合利用金屬氧(硫)化物與石墨烯的各自優勢,開發出新型鋰離子電池負極材料👉🏼。(http://www.materialsviewschina.com/2013/04/lithium-ion-batteries-in-the-composite/ )。

文中提到,石墨烯自2004年被發現以來,因其獨特的電學、力學、物理化學📴、電化學等性質和在納米器件、能源催化等領域的應用引起了廣泛興趣和關註。大量實驗結果表明,摻雜和復合過程可以進一步提升石墨烯的應用潛力👲🏿🏌🏻‍♂️。另一方面,金屬硫化物作為鋰離子電池負極材料表現出許多優異的性能🧓🏿,然而金屬硫化物存在導電性差📃、充放電過程中出現顯著體積膨脹等問題⚔️🏋🏼,使其還不能完全滿足商業化生產和應用的要求。金屬硫化物和石墨烯形成復合材料後它們之間的相互作用和由此帶來的協同作用將增強復合材料的電化學性能🛀🏿🂠,使其有望成為一種在鋰離子電池領域具有重要應用前景的負極材料。

侯仰龍教授等首先采用低溫液相法合成了Ni3S4/氮摻雜石墨烯復合材料💲。以NiCl2 6H2O和尿素反應得到的Ni2(CO3)(OH)2為鎳源,可以實現金屬硫化物納米顆粒的尺寸調控,並使得Ni3S4納米顆粒在石墨烯上分布均勻🕟。然而這種低溫液相法得到的Ni3S4/石墨烯復合材料其鋰離子電池性能沒有達到預期的結果,這可能與Ni3S4和石墨烯之間耦合作用較弱有關😕。隨後通過退火法以提高兩相之間的耦合,進一步的實驗結果表明,250 °C退火後的Ni3S4/石墨烯復合材料其充放電性能和循環穩定性均有明顯提高,而當退火溫度升高至350 °C時🔴,可以得到另一種硫化鎳相(NiS1.03),這種“意外發現”不但豐富了硫化鎳材料體系,且NiS1.03/石墨烯復合材料同樣具有優異的電化學性能。相關論文“硫化鎳/氮摻雜石墨烯復合材料🤾🏼‍♀️:相可控合成及高性能鋰離子電池負極材料”(Nickel Sulfides/Nitrogen-Doped Graphene Composites: Phase-Controlled Synthesis and High Performance Anode Materials for Lithium Ion Batteries)近日發表在Small (2013, 9, 1321-1328)上⚖️。

此外🚴🏿‍♀️,侯仰龍教授課題組還開展了系列的相關工作,通過小分子液相修飾方法🥐🫣,剝離獲得了高質量的石墨烯(Chem. Commun. 2008, 6576-6578✶; Nano Research 2009, 2, 706-712),並利用元素摻雜方式進一步優化石墨烯的電化學性能 (Nano Energy 2013, 2, 88-97),並與高導電性分子復合😡,獲得了高活性的氧還原反應催化劑(Chem. Euro. J. 2013, 19, 5183-5190)🦻🏼,為替代Pt基催化材料提供了重要的思路和新途徑, 進一步拓展了石墨烯及其復合材料在新能源領域的應用。

侯仰龍教授(右二)在與學生討論實驗中所面臨的問題;Nasir Mahmood(左一)是來自巴基斯坦的留學生,他畢業於巴基斯坦國立科技大學,2011年加入意昂体育平台工學院攻讀博士學位📐🛀🏽,主要從事石墨烯基鋰離子電池負極材料的研究工作👨🏿‍⚕️。

總之,石墨烯基復合材料的開發和應用是當前科學研究的熱點領域之一,而製備低成本、高容量、高循環穩定性和倍率性能的負極材料是未來鋰離子電池電極材料的發展趨勢🕦。

編輯🚶🏻‍♀️‍➡️:Moo

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