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孫世剛院士/廖洪鋼/梅濤ACS Nano: 構(gòu)建黑曲霉衍生碳/MoS2的“雙凹緩和”策略，用于超穩(wěn)定儲鈉！

二維層狀材料普遍面臨電子轉(zhuǎn)移受阻和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差的問題，從而限制了其在高倍率和長效鈉離子電池（SIBs）中的應(yīng)用。

為了滿足高性能SIBs的要求，應(yīng)綜合考慮離子/電子通道、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和內(nèi)部空間，但仍難以確定二維層狀材料的合理結(jié)構(gòu)。有限元模擬是當(dāng)前加速尋找有前途的空心結(jié)構(gòu)的強大工具。

在此，廈門大學(xué)孫世剛院士、廖洪鋼教授以及湖北大學(xué)梅濤副教授等人采用有限元模擬方式提出了一種基于黑曲霉衍生碳（ANDC）的“雙凹緩和”策略，以構(gòu)建具有中空雙凹結(jié)構(gòu)的ANDC/MoS₂。

通過非原位拉曼光譜、XPS、XRD和HRTEM研究證明了ANDC/MoS₂的優(yōu)勢，從納米結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度來看，中空雙凹面結(jié)構(gòu)為快速氧化還原反應(yīng)提供了豐富的電荷存儲位點，而本征雜原子摻雜增加了活性材料的親和力，促進了電子轉(zhuǎn)移。

圖1. 有限元建模及ANDC/MoS₂的合成過程示意圖

ANDC/MoS₂作為鈉離子電池的負(fù)極具有出色的長期循環(huán)性能，在1 A g^-1下循環(huán)1000次后可提供496 mAh g^-1的放電容量，容量保持率為94.5%，比裸MoS₂納米片增加了近七倍。

即使在5 A g^-1的高電流密度下，300次循環(huán)后仍可保持約400 mAh g^-1的可逆放電容量。此外，ANDC/MoS₂也可用于高效的鋰存儲。通過原位 TEM，作者進一步揭示了ANDC/MoS₂的空心雙凹結(jié)構(gòu)使穩(wěn)定和快速的鍍鈉/脫鈉成為可能。

圖2. ANDC/MoS₂和裸MoS₂納米片的電化學(xué)性能

A “Biconcave-Alleviated” Strategy to Construct Aspergillus niger-Derived Carbon/MoS₂ for Ultrastable Sodium Ion Storage, ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c05590

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