铜驱动和电化学重构策略实现硫化物异质结构高性能储钠

主要观点总结

该文章介绍了长沙理工大学段军飞和陈召勇教授团队在钠离子电池领域的研究进展。他们通过铜驱动和电化学重构策略，实现了Co 1-x S/Co(PO 3 ) 2 向Cu 2 S/CoP 2 异质结构的双相转变，优化了CSPO@NC电极的倍率性能和长循环稳定性。该研究还揭示了铜离子在电池循环过程中的重要性，并促进了对醚基电解液系统钠离子电池中硫化物基材料结构转化的全面认识。此外，该研究还组装了以商业活性炭为正极的钠离子电容器，并测试了其性能。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

近年来，钠离子电池因其丰富的钠资源和低成本在电网储能领域展现出巨大潜力，但商业化进程受到理论比容量和热力学不稳定的限制。该团队的研究旨在提高钠离子电池的结构稳定性和反应动力学。

关键观点2: 研究成果

该团队通过铜驱动和电化学重构策略，实现了Co 1-x S/Co(PO 3 ) 2 向Cu 2 S/CoP 2 异质结构的双相转变，优化了CSPO@NC电极的性能。此外，他们揭示了铜离子在电池循环过程中的重要性，并促进了对硫化物基材料结构转化的全面认识。

关键观点3: 实验方法及表征

该研究采用了化学发泡法结合硫化磷化工艺制备了均匀包埋于氮掺杂碳基底的三维蜂窝状Co 1-x S/Co(PO 3 ) 2 异质结构复合材料。通过SEM、TEM、EDS、XRD和XPS等手段表征了材料的形貌和结构。此外，还进行了电化学性能表征，包括CV、GDC、ICE对比、循环图、倍率图、低温性能图等。

关键观点4: 实际应用

为了进一步研究CSPO@NC电极的实际应用，研究团队组装了以商业活性炭（AC）为正极的钠离子电容器，并测试了其性能。结果表明，CSPO@NC//AC钠离子电容器具有快速的钠存储性能、高的能量密度和功率密度，以及良好的长循环稳定性。

关键观点5: 研究意义

该研究深化了对硫化物材料在醚基电解液系统中结构转变的理解，为设计经历有益相变以提升性能的功能材料开辟了新途径。此外，该研究还为钠离子电池的设计和开发提供了新的思路和方法。

文章预览

【研究背景】 近年来，钠离子电池因其丰富的钠资源和低成本，在电网储能领域展现出巨大潜力，但商业化进程受到理论比容量低和热力学不稳定的限制。目前，金属硫化物因其较高的理论比容量和优异的电化学性能而备受关注。然而，在反复脱/嵌钠过程中，体积变化导致的颗粒团聚和粉碎使容量快速衰减。为提高结构稳定性和反应动力学，多种改性方法，如碳包覆和异质结构构建已被提出。此外，最近的研究表明，原始硫化物活性物质在醚基电解液中会经历异常相演变，导致铜集流体参与反应。实验结果表明，铜离子可取代硫化物中的金属物种，并形成铜硫化物作为新的活性物质，这一现象强调了铜离子在电池循环过程中的重要性。 尽管存在铜驱动的置换反应，但其对电池性能的影响以及新形成的异质结构是否能维持优异的电化学性能尚不明 ………………………………