陈卫华团队Chem: 超高氮掺杂的碳基底诱导原子级分散镍物种并助力稳定钠储存

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建立具有足够多固相接触的相界面对于改善很多器件的化学反应动力学和深度非常重要。

电极材料的高度分散，特别是在原子水平上，可以提供更多的固相接触。但活性组分的高度分散通常也意味着较低的负载量，这种方式在电池中的潜在应用因而受到限制。
最近，郑州大学陈卫华教授课题组报道了一种负载在高浓度N掺杂的碳基底上的Ni3S4材料（Ni3S4@HNC）。这种材料可以在充电过程中，快速转换为原子级分散度的Ni物种，使充电产物中Ni的含量高达54.9wt%. 这种变化被实验证明具有很好的可逆性，因此被用于长寿命的钠离子电池构建 （每个循环容量衰减 0.061%）。 

图片1：完全钠化的Ni3S4@HNC的EXAFS表征

图片2：电池性能测试

 

组装好的软包电池可以实现稳健的稳定性（50 次循环后 92.1%）。DFT 计算表明，超高 N 掺杂和电化学形成的 Na2S 可以提供热稳定的 Na2S/Ni/NC 结构，抑制循环过程中 Ni 的团聚。
这项工作为新的高容量转换型电极、反应过程中涉及固体界面的材料，以及应用广泛的高负载原子分散材料的设计和合成提供了一些新的见解。


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