近日，國際知名期刊《Advanced Materials》（IF = 21.95）和 《Advanced Energy Materials》（IF = 21.875）相繼發(fā)表了中南大學化學化工學院紀效波教授團隊在鈉電池金屬硒化物負極材料方面的系列研究工作。紀效波教授為論文的通訊作者，2016級博士生葛鵬為論文的第一作者。

紀效波教授團隊長期致力于新型電池材料的研究。研究發(fā)現(xiàn)，作為三大反應機理之一的轉換反應，有著小于合金化反應的體積膨脹，大于嵌入反應的儲鈉容量，目前被認為是具有巨大潛力的新型電池材料體系。該類材料主要包括，金屬氧化物，硫化物，硒化物，磷化物等，由于磷化物的原料毒性以及合成方法的限制性，目前主要的轉換型材料主要集中到金屬基第六主族化合物。其中，由于Se元素較強的電子電導率 (1 × 10-5 S m-1)以及較弱的電負性 (2.5)，致使金屬硒化物有潛力成為同時具有優(yōu)異的充放電比容量以及循環(huán)穩(wěn)定性。

紀效波教授團隊在設計調控金屬硒基材料與碳基質的界面特性方面取得新進展。通過自組裝的手段設計合成線了團狀的堿式碳酸鎳(Ni-Pr)，利用其較大的比表面積將吡咯單體吸附其中進行聚合反應。利用Se單質以及高溫下的柯肯達爾效應，成功的生成了碳包覆的多級中空結構。體系成功地引入了金屬氧-碳鍵以及衍生的雙碳層結構，有效地提升了材料的反應可逆性，緩解材料的體積膨脹，深化電化學反應進行深度。在鈉離子能量存儲領域展現(xiàn)出優(yōu)異的性能，該工作對于金屬基材料的設計以及衍生具有重要的指導意義。研究成果近日發(fā)表在《先進能源材料》（Advanced Energy Materials, 2018，DOI: 10.1002/adma.201803035）（IF = 21.875）。

此外，團隊發(fā)現(xiàn)基于鐵基的類普魯士藍結構，有著原料來源廣泛，生產工藝簡單等特點，但是材料自身的內部間隙結晶水以及相對較弱的氧化還原電對Fe2+/Fe3+, 致使該類材料的循環(huán)穩(wěn)定性以及倍率性能不佳，通過陽離子(鈷，鎳，錳)置換部分鐵基元素對于類普魯士藍材料的結晶度，顆粒尺寸，以及電化學性能進行系列有效的調控。得益于優(yōu)異的物理化學穩(wěn)定性，增強動力學系數(shù)以及“零應變”結構，所制備的Ni-Fe PBAs，在1.0 A g-1的電流密度下，容量依然可以維持在81 mAh g-1。此外，通過熱解硒化的辦法，進一步衍生雙碳層核殼結構鎳鐵基硒化物，展現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性以及快速充放電能力。通過鎳基類普魯士藍與衍生的相應硒化物作為正負極材料，組裝對應全電體系，展現(xiàn)出出眾的充放電比容量302.2 mAh g-1 (1.0 A g-1)。研究成果近日發(fā)表在《先進材料》（Advanced Materials, 2018，DOI: 10.1002/adma.201806092）（IF = 21.95）。