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硅酸盐学报2025年第07期:混合金属协同助力钠离子电池硫化物负极实现超大电流密度下的长循环稳定性

来源:期刊VIP网 时间:


作者:杨林;黄思鸣;马竟雄;冯元龙;代文静;周颖宁;秦秋石;李阳光;王明珊;

单位:西南石油大学新能源与材料学院;油气藏地质及开发工程全国重点实验室;

摘要:为了改进单金属硫化物循环性能较差,不满足大电流充放电的缺点,选用Fe、Co、Ni、Cu、Sn金属离子,通过共沉淀法和高温煅烧硫化成功制备了一种混合金属硫化物Ni S/Cu_2(Fe, Co, Ni)SnS_4/碳纳米管复合材料。在充放电过程中,多重金属离子还原成金属单质,促进了离子和电子的传输,抑制了电池极化。Fe、Co、Ni、Cu、Sn金属可以作为活性催化中心以及导电位点增强电池稳定性和倍率性能。NiS和Cu_2(Fe,Co,Ni)SnS_4之间的异质界面形成了一个内置电场,促进了电化学反应动力学。此外,碳纳米管的引入作为材料间的桥梁,提供了电子传输路径,维持了材料的结构稳定性。对所制备的材料进行储钠性能研究,在5 A·g~(–1)的电流密度下循环1000圈后,放电比容量为626 mA·h·g~(–1),并且在20 A·g~(–1)超大电流密度下循环8000圈之后,还具有399 mA·h·g~(–1)的放电比容量。Ni S/Cu_2(Fe, Co, Ni)SnS_4/CNT混合金属硫化物负极在大电流密度下展现了优异的电化学性能,解决了金属硫化物导电性差的缺点,为混合金属硫化物负极材料的研究和改性提供了新的视角和思路。

关键词:混合金属硫化物;负极;钠离子电池;超大电流密度

基金资助:国家自然科学基金面上项目(52072322); 四川省科技计划项目重点研发项目(2025YFHZ0172,2024ZDZX0033)