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過渡金屬化合物因其較高的理論比容量和良好的電化學(xué)活性而被廣泛研究。然而在電化學(xué)反應(yīng)過程中，過渡金屬化合物遭遇巨大的體積變化和遲緩的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等問題，極大的阻礙了其在高功率/高能量二次電池中的應(yīng)用。為此，黃紹專教授團(tuán)隊(duì)先后在電極材料結(jié)構(gòu)精細(xì)化設(shè)計(jì)（Energy Storage Mater., 2020, 32, 151-158；ACS Nano 2024, 18, 5672?5683）、陽(yáng)離子摻雜本征結(jié)構(gòu)調(diào)控（Adv. Energy Mater., 2021, 11, 2003689；Sci. Adv., 2022, 8 (51), eadd6596；Adv. Funct. Mater. 2024, 34，2310256）及催化載體材料設(shè)計(jì)（Adv. Energy Mater., 2021, 11, 2003689; Small, 2022, 18, 2106716）等方面取得了系列研究成果。但是，金屬硫化物（TMC）在醚類電解液中呈現(xiàn)出顯著的性能增強(qiáng)及電池失效現(xiàn)象，至今尚未有人揭示，這嚴(yán)重阻礙了TMC的發(fā)展與應(yīng)用。

CoS2儲(chǔ)鈉性能增強(qiáng)、電池失效機(jī)制示意圖。化材學(xué)院供圖

針對(duì)上述問題，該研究首次聚焦TMC在醚類電解液中的性能增強(qiáng)及電池失效現(xiàn)象，深入探索了其作用機(jī)制。以CoS2為研究對(duì)象，該工作發(fā)現(xiàn)CoS2在循環(huán)中發(fā)生CoS2→多硫化鈉（NaPSs）→Co/Cu1.8S不可逆相變，從而誘導(dǎo)電極重構(gòu)，形成三維多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)儲(chǔ)鈉性能的增強(qiáng)。同時(shí)，NaPSs的形成引發(fā)了穿梭效應(yīng)，造成電池微短路，成為電池失效的主因。隨后該工作通過電極電勢(shì)、理論計(jì)算系統(tǒng)探索了不同金屬硫化物的失效規(guī)律與機(jī)制。最后，該工作分別從材料層面和電池層面對(duì)電極進(jìn)行修飾改性，使得電池的循環(huán)性能大幅增強(qiáng)（>1000圈）。該研究揭示了TMC基負(fù)極材料的電化學(xué)儲(chǔ)鈉性能增強(qiáng)和失效機(jī)制，為先進(jìn)TMC基材料的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了重要指導(dǎo)。

黃紹專教授是湖北省高層次人才。長(zhǎng)期從事高性能鋰離子電池、鈉離子電池、鋰硫電池等關(guān)鍵電極材料的設(shè)計(jì)、合成及儲(chǔ)能機(jī)制研究。目前以第一作者/通訊作者在Chem. Soc. Rev., Sci. Adv., Adv. Mater., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater. ACS Nano, Nano Energy等重要期刊共發(fā)表SCI學(xué)術(shù)論文40余篇。文章引用8000余次，H指數(shù)53。