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鋰離子電池(LIBs)由于其成本低和出色的電化學(xué)性能已成為了目前使用最普遍的能量存儲裝置。但是，由于地殼中的鋰資源的含量有限且分布不均，鈉離子電池(SIBs)和鉀離子電池(PIBs)被認(rèn)為是LIBs的替代品,開發(fā)能夠快速穩(wěn)定地嵌入/脫出Na⁺/K⁺的負(fù)極材料的開發(fā)是SIBs/PIBs進(jìn)步的關(guān)鍵。近年來，已廣泛研究了各種化合物作為SIBs或PIBs的負(fù)極材料，包括碳材料、金屬及其氧化物和金屬硫化物。其中，過渡金屬硫化物(TMSs)被認(rèn)為是一種有前途的材料，主要是因?yàn)槠洫?dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)和更好的電化學(xué)性能，例如多個(gè)活性位點(diǎn)和更安全的工作電壓。

丁雙雙等發(fā)明了一步水熱法制備了高結(jié)晶度、高儲能比容量的新型負(fù)極材料——(NH₄)₂Mo₃S₁₃?；趦?yōu)化后的(NH₄)₂Mo₃S₁₃負(fù)極具有更高的比容量、更出色的倍率性能以及更好的循環(huán)穩(wěn)定性。與此同時(shí)，(NH₄)₂Mo₃S₁₃負(fù)極在低溫下也表現(xiàn)出良好的電化學(xué)性能。通過電化學(xué)動力學(xué)分析和一系列非原位表征測試，揭示了Na⁺在(NH₄)₂Mo₃S₁₃電極中的存儲機(jī)理。這一研究確定了(NH₄)₂Mo₃S₁₃是用于SIBs/PIBs的有希望的負(fù)極并且在富硫過渡金屬硫化物工程和儲能裝置的研究中將引起廣泛的興趣。

(NH₄)₂Mo₃S₁₃的合成過程示意圖

本工作得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、湖南省優(yōu)秀青年基金和湖南省學(xué)位與研究生教育教學(xué)改革研究等項(xiàng)目的大力支持，微納光電器件及應(yīng)用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和低維結(jié)構(gòu)物理與器件湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為本研究工作提供了保障。

近幾年，張明課題組圍繞高性能儲能材料與器件應(yīng)用開展了大量的研究工作，相關(guān)成果以第一且通訊作者單位發(fā)表在Nano Letters、Nano Energy、ACSNano、Energy Storage Materials、Nano-Micro Letters、Small、Journal of Materials Chemistry A等納米材料領(lǐng)域頂級期刊。

全文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.0c00101