印度科研人员在钠离子电池柔性阳极材料研究方面取得进展
文章信息
技术领域：钠离子电池
开发单位：印度迦米亚·弥立亚·伊斯拉米大学 Mohd.Shahid Khan
技术突破：研究了MoSSe合金作为钠离子电池阳极材料的电化学性能，结果显示出高容量、低电压、高充放电速率、高柔性等特征（比电荷容量为1036 mA h g−1）。
文章名称：Archana Sharma, Mohd. Shahid Khan, et al. Ab initio study of molybdenum sulfo-selenides alloy as a flexible anode for sodium-ion batteries. Applied Surface Science, 2020.
应用价值：为提高现有阳极材料的电化学性能提供新的前景。
钠具有高离子导电性和快速扩散能力，储量丰富且价格低廉，非常适合大规模应用，如电动汽车和电网级电力存储等，然而钠电池的循环效率还不够高。选择合适的阳极提高反应动力学的钠离子快速存储(阳极)材料，是实现高能量密度和改善电极性能的首要步骤。MoS2（二硫化钼）是一种类似石墨烯的材料，已被广泛研究并作为多种应用场景的潜在材料，包括作为金属离子电池的阳极材料。与石墨烯的平面结构不同，MoS2有更好的金属原子锚定能力，因此具有更高的容量。裸露的MoS2纳米片被用作具有高可逆比容量的SIBs的阳极材料。但由于其固有的低电导率和大体积膨胀，导致容量衰减快，循环稳定性差。近年来，利用改良的化学气相沉积(CVD)技术，在适当的温度下用Se层取代S层合成了MoS2和MoSe2合金结构，打破MoS2的非平面对称性，具有许多独特的特性，如Rasba自旋分裂、二次谐波(SHG)响应和较大的压电效应。
近日，印度迦米亚·弥立亚·伊斯拉米大学Mohd. Shahid Khan团队利用最先进的密度泛函理论(DFT)计算，在原子水平上研究了MoS2和MoSe2合金作为可充电SIBs的阳极材料的重要电化学性能，包括电子导电性、电压分布、比容量、钠离子迁移率和机械强度。结果表明，该电极具有较高的比电荷容量(1036 mA h g−1)和较低的阳极电位窗口(1.52 ~ 0.14 V)，具有较高的倍率性能。硒的引入不仅提高了原始MoS2材料的容量，还提高了材料的导电性，同时不影响材料的机械强度，保持了材料的结构稳定性。同时，计算了在Se和S原子表面扩散的低离子跳跃势垒为0.035 eV和0.052 eV，表明Na的迁移速度很快，因此充放电速率也很快。此外，MoSSe合金可以承受高达25%的应变，即使在高浓度Na原子下也不会产生任何结构变形，具有超高的柔韧性。这些结果可以为提高现有阳极材料的电化学性能提供新的前景。
图1 MoSSe合金的结构
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文章信息
技术领域：钠离子电池
开发单位：中科院大连化物所 吴忠帅
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应用价值：构筑出高比能、高倍率、长循环性能的钠金属电池，该研究为发展室温高能密度柔性固态钠金属电池提供了新方向。
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