4月3日，威尼斯官网化学与材料科学学院黄绍专教授团队在过渡金属硫族化合物的性能增强和失效机制方面取得了新的研究进展，研究成果以“Deciphering the performance enhancement, cell failure mechanism, and amelioration strategy of sodium storage in metal chalcogenides-based anodes”为题发表于国际著名期刊《Advanced Materials》（Adv. Mater., 2024, 2314271, DOI: 10.1002/adma.202314271）。该院硕士研究生李彤为论文第一作者，黄绍专教授为论文通讯作者，威尼斯wns8885556为论文第一署名单位。论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202314271.
过渡金属化合物因其较高的理论比容量和良好的电化学活性而被广泛研究。然而在电化学反应过程中，过渡金属化合物遭遇巨大的体积变化和迟缓的反应动力学等问题，极大的阻碍了其在高功率/高能量二次电池中的应用。为此，黄绍专教授团队先后在电极材料结构精细化设计（Energy Storage Mater., 2020, 32, 151-158；ACS Nano 2024, 18, 5672?5683）、阳离子掺杂本征结构调控（Adv. Energy Mater., 2021, 11, 2003689；Sci. Adv., 2022, 8 (51), eadd6596；Adv. Funct. Mater. 2024, 34，2310256）及催化载体材料设计（Adv. Energy Mater., 2021, 11, 2003689; Small, 2022, 18, 2106716）等方面取得了系列研究成果。但是，金属硫化物（TMC）在醚类电解液中呈现出显著的性能增强及电池失效现象，至今尚未有人揭示，这严重阻碍了TMC的发展与应用。
CoS2储钠性能增强、电池失效机制示意图。 化材学院供图
针对上述问题，该研究首次聚焦TMC在醚类电解液中的性能增强及电池失效现象，深入探索了其作用机制。以CoS2为研究对象，该工作发现CoS2在循环中发生CoS2→多硫化钠（NaPSs）→Co/Cu1.8S不可逆相变，从而诱导电极重构，形成三维多孔网络结构，促进储钠性能的增强。同时，NaPSs的形成引发了穿梭效应，造成电池微短路，成为电池失效的主因。随后该工作通过电极电势、理论计算系统探索了不同金属硫化物的失效规律与机制。最后，该工作分别从材料层面和电池层面对电极进行修饰改性，使得电池的循环性能大幅增强（>1000圈）。该研究揭示了TMC基负极材料的电化学储钠性能增强和失效机制，为先进TMC基材料的设计和优化提供了重要指导。
黄绍专教授是湖北省高层次人才。长期从事高性能锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池等关键电极材料的设计、合成及储能机制研究。目前以第一作者/通讯作者在Chem. Soc. Rev., Sci. Adv., Adv. Mater., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater. ACS Nano, Nano Energy等重要期刊共发表SCI学术论文40余篇。文章引用8000余次，H指数53。
2024-07-22