新聞網(wǎng)訊 近日，李山東教授和王霞副教授在國際頂級(jí)期刊Advanced Functional Materials上發(fā)表題為“3D Ordered Porous Hybrid of ZnSe/N-doped Carbon with Anomalously High Na+Mobility and Ultrathin Solid Electrolyte Interphase for Sodium-Ion Batteries”的研究論文。論文第一作者為物理科學(xué)學(xué)院碩士研究生李雪瑩和韓志遠(yuǎn)以及楊文華老師，通訊作者為王霞副教授、李山東教授和東北師范大學(xué)吳興隆教授。
過渡金屬硒化物具有較高的理論比容量，適當(dāng)?shù)墓ぷ麟妷海S富的儲(chǔ)量和良好的熱穩(wěn)定性，是一類非常有研究價(jià)值的堿金屬離子電池負(fù)極材料。然而，過渡金屬硒化物在循環(huán)過程中存在反應(yīng)動(dòng)力學(xué)遲緩和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差等問題。同時(shí)，過渡金屬硒化物的固有性質(zhì)以及堿金屬離子之間的離子半徑、電負(fù)性等不同導(dǎo)致其對(duì)Li+/Na+/K+的儲(chǔ)存行為存在差異，且產(chǎn)生該差異的具體原因尚不明確。我院李山東教授和王霞副教授以ZnSe為研究對(duì)象，通過第一性原理計(jì)算和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法首次研究了ZnSe對(duì)Li+/Na+/K+存儲(chǔ)行為的差異。結(jié)果表明，與Li+和K+相比，ZnSe具有更好的Na+動(dòng)力學(xué)。為了進(jìn)一步提高ZnSe在循環(huán)過程中的Na+擴(kuò)散系數(shù)，循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，作者采用調(diào)控材料微結(jié)構(gòu)與優(yōu)化電解液的雙策略，一方面，設(shè)計(jì)合成了3D有序分級(jí)孔ZnSe與氮摻雜碳的雜化材料（3DOHP ZnSe@N,C）；另一方面，優(yōu)化電解液以形成較薄和穩(wěn)定的SEI?；诖?，由3DOHP ZnSe@N,C作為負(fù)極材料，NaOTf作為電解液組成的鈉離子電池呈現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。同時(shí)，采用原位XRD、非原位TEM、XPS等手段進(jìn)一步研究了3DOHP ZnSe@N,C的儲(chǔ)鈉機(jī)理，以及SEI的結(jié)構(gòu)與成分。該研究為高性能鈉離子電池電極材料的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)新的思路。
李山東教授和王霞副教授長期從事新型離子電池的研究，并取得了一系列的重要進(jìn)展，以青島大學(xué)為第一單位在多個(gè)高水平期刊發(fā)表多篇相關(guān)學(xué)術(shù)論文，其中包括Nano-Micro Lett.、ACS Appl. Mater. Interfaces等。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202106194
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