近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院陳浩教授帶領(lǐng)的先進(jìn)材料與綠色催化團(tuán)隊(duì)在能源存儲(chǔ)領(lǐng)域方面取得研究進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊Small上。論文第一作者為理學(xué)院青年老師羅艷珠博士和黃德康博士，通訊作者為理學(xué)院陳浩教授和武漢理工大學(xué)麥立強(qiáng)教授。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.201804706

隨著高性能電動(dòng)汽車領(lǐng)域的快速發(fā)展，目前以商用石墨為負(fù)極的鋰離子電池已逐漸難以滿足目前高能量密度（碳負(fù)極理論容量為370 mA h/g）、高功率密度的要求。此外，為了緩解鋰資源稀缺的國際性難題，具有與鋰離子電池相似電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的鈉離子電池受到研究者的青睞，并且成為了大規(guī)模高效儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)。然而，鈉離子半徑（1.02 ?）大于鋰離子半徑（0.76 ?），商用石墨無法實(shí)現(xiàn)鈉離子在材料內(nèi)部的脫嵌。因此，諸多研究者開始尋求具有高能量密度、高功率密度及長循環(huán)壽命的新型負(fù)極材料以取代傳統(tǒng)的石墨負(fù)極。在諸多具有商用潛力的負(fù)極材料中，二元金屬氧化物具有電化學(xué)活性高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑有利于進(jìn)一步提高Li+/Na+在材料內(nèi)部的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。然而由于所制備的納米材料表面能大，材料在合成過程中容易發(fā)生硬團(tuán)聚，極大劣化了材料的電化學(xué)性能。

基于此，陳浩教授團(tuán)隊(duì)通過對樣品進(jìn)行表面溶劑化減少了材料在烘干過程中化學(xué)鍵的形成，從而得到了納米顆粒分散良好的軟團(tuán)聚微米顆粒。理論計(jì)算表明，乙醇分子可通過與納米顆粒表面的羥基形成氫鍵而自發(fā)吸附在材料表面，并在隨后的烘干過程中形成乙氧基以實(shí)現(xiàn)對材料表面羥基的取代。Zeta電位測試和FTIR光譜證實(shí)了該反應(yīng)的發(fā)生。由此所制備的Fe2VO4分級多孔微米顆粒表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，同時(shí)該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步利用原位XRD技術(shù)探究了材料的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。關(guān)注材料科學(xué)與工程公眾號學(xué)習(xí)更多知識(shí)。作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，材料表現(xiàn)出放電容量高（0.5 A/g電流密度下放電容量為799 mA h/g）、倍率性能好（5 A/g電流密度下放電容量為679 mA h/g）和穩(wěn)定性良好（500次循環(huán)的容量保持率為78 %）的特點(diǎn)。作為鈉離子電池負(fù)極材料時(shí)，材料在1 A/g電流密度下循環(huán)1000次后放電容量保持為229 mA h/g。該研究提供了一種具有優(yōu)異電化學(xué)性能的新型鋰離子/鈉離子電池負(fù)極材料，并為納米結(jié)構(gòu)電極材料的構(gòu)筑提供了一種新思路。

據(jù)悉，近年來，陳浩教授帶領(lǐng)的先進(jìn)材料與綠色催化團(tuán)隊(duì)一直聚焦能源、環(huán)境材料與光催化技術(shù)的研究，取得了一系列重要的研究進(jìn)展和成果。近兩年已經(jīng)發(fā)表多篇相關(guān)領(lǐng)域的高水平研究論文，其中包括：Adv. Mater.,2017, 29, 1701774; ACS EnergyLett., 2018, 3, 2544; Adv. Funct. Mater., 2018,28, 1803309; Adv. Funct. Mater., 2017,27, 1703923; Appl. Catal. B: Environ., 2018,224, 871; Appl. Catal. B: Environ., 2017,203, 563; J. Mater. Chem. A, 2018,6, 153等，研究工作受到了同行廣泛關(guān)注。上述研究成果獲得國家自然科學(xué)基金及校自主創(chuàng)新項(xiàng)目資助。

來源：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)