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徐茂文教授课题组在Nature Communications发表最新研究成果
发布时间: 2020-10-22 21:41:35   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

10月16日,国际知名期刊《Nature Communications》在线发表了我校材料与能源学院徐茂文教授课题组的最新研究成果“Metal chalcogenide hollow polar bipyramid prisms as efficient sulfur hosts for Na-S batteries”。该成果的第一完成单位为西南大学,我校博士后Muhammad Kashif Aslam为该论文的第一作者,徐茂文教授为最后通讯作者。 


钠硫电池正极硫载体材料在电池中往往发挥出关键作用,基于此,徐茂文教授课题组成功合成出能够捕获可溶性多硫化物,同时加速电化学反应的空心双锥棱柱硫载体材料。该载体材料具有独特的结构,其表面的分级结构和内部充足的空间一方面能够容纳硫反应过程中生成的中间产物,另一方面同时缓解了钠离子嵌入/脱出带来的体积膨胀。此外,该研究为进一步认识钠硫电池充/放电过程中的可逆反应机理提供了一种系统的方法。原位/非原位实验结果揭示了钠硫电池的放电反应机理,证实了该载体材料(BPCS)利用其催化特性加速了电化学反应,使短链多硫化物直接转换为长链多硫化物,减少了生成Na2S5的中间反应过程,从而表现出优异的电化学性能。

此外,DFT计算支持了多硫化物吸附机制,即表面和化学成分相互交织的金属硫化物、硒化物和碲化物对多硫化物的吸附优于碳宿主。本研究表明,具有独特结构的极性催化硫载体可以催化多硫化物转化反应,同时通过化学吸附抑制穿梭效应,表现出优异的电化学性能。最后,本研究主要从钴基催化硫载体出发,经实验探索和计算分析得出结论,该研究方法可推广应用于其他过渡金属二卤化合物体系。

该研究工作得到国家自然科学基金面上项目和中央高校基本业务费课题组项目资助,理论计算部分主要由美国德克萨斯大学的Graeme Henkelman教授课题组合作完成。

 

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-19078-0#data-availability