纳米人-AM：基于混合相硫化钼硒化负极的快速可充电钠离子电池

AM：基于混合相硫化钼硒化负极的快速可充电钠离子电池

Nanoyu Nanoyu 2020-08-26

钠离子（Na⁺）电池要同时获得高能量密度和高功率密度，必须通过材料优化来提高负极的反应动力学和结构稳定性。

有鉴于此，北京理工大学陈人杰教授报道了设计了一种具有1T和2H混合相的少层硫化钼(MoSSe)，以实现高的离子/电导率、低Na⁺扩散势垒和稳定的Na⁺存储。同时，将还原氧化石墨烯(RGO)作为导电基质，以形成三维电子转移路径。得到的MoSSe@rGO负极在有机和固态电解质中都表现出高容量和高倍率性能。

文章要点

1）以四硫代钼酸铵为钼源，四硫代钼酸铵为硫源，硒粉为硒源，通过溶剂热反应制备了MoSSe。在体系中加入氧化石墨烯（GO）纳米片后，由于GO官能团的诱导作用，在GO表面形成了均匀的MoSSe涂层。水合肼可作为还原剂，提供Se^2-和使GO脱酸。

2）所制备的MoSSe@rGO的SEM图像显示， rGO纳米片均匀地负载了MoSe纳米棒。放大SEM图像显示，具有交错结构的MoSSe纳米棒负载在2D rGO纳米片的外表面。采用TEM进一步观察了MoSSe @ rGO纳米棒的形貌和微观结构。结果显示，MoSSe纳米棒均匀地附着在rGO纳米片上，形成3D导电网络，并在纳米棒之间保持足够的空间。HAADF图像揭示了MoSSe纳米棒和rGO纳米片的3D复合结构。此外，HRTEM图像显示了其少层性质（<6层）和较大的层间距（≈0.8nm），有助于缓解晶格应变并优化Na⁺迁移路径。

3）结果显示，MoSSe@rGO电极在宽温度范围内显示出优异的循环耐久性和出色的倍率性能，适用于有机液态和无机固态电池。即使在6.4 A g^-1的电流密度下，MoSSe@rGO电极在液体电解质中也保持了361.5 mA h g^-1的高容量。

4）MoSSe@rGO负极的超快Na⁺储存动力学归因于表面占优势的反应过程和宽广的Na⁺通道。通过原位和非原位测量，揭示了MoSSe@rGO中Na⁺的储存过程。结果表明，Mo-S和Mo-Se键有效地抑制了活性物质的溶解。理论计算结果表明，MoSe@rGO电极优异的Na+储存动力学归因于其较低的吸附能(−1.997 eV)和低扩散势垒(0.087 eV)。

这些结果表明，对金属硫化物进行阴离子掺杂是开发具有高能量和功率密度以及长寿命的钠离子电池的可行策略。