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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(chǔ)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(chǔ)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(dòng)力學(xué)分析和一系列非原位表征測(cè)試，揭示了Na⁺在(NH₄)₂Mo₃S₁₃電極中的存儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(jí)期刊。

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