近日，材料和能源类的国际顶级期刊 Mater(IF=16.7)在线发表了我校化学化工学院唐有根教授团队在高能高功率钠离子电池负极材料方面的最新进展“MoS2/Graphene Nanosheets from Commercial Bulky MoS2and Graphite as Anode Materials for High Rate Sodium-Ion Batteries”(2017,DOI:10.1002/aenm.)。论文的第一作者是我校2014级博士生孙旦，该论文在王海燕副教授、唐有根教授和昆士兰大学王连洲教授的合作指导下完成。我校化学化工学院为第一通讯完成单位，王海燕副教授为第一通讯联系人。

成本低廉的钠离子电池在规模储能领域具有良好的应用前景，是目前的研究热点之一。由于锂离子电池中商业化的石墨和硅基类材料储钠性能不佳，因此开发高性能的钠离子电池负极仍然面临很大挑战。

MoS2具有良好的层状结构及较高的理论容量(670mA.h.g-1)，是一种较有发展潜力的钠离子电池负极材料。然而较差的电子导电性以及充放电过程中巨大的体积变化导致了其电化学性能不佳，限制了其商业化应用。通过与石墨烯复合可显著提升MoS2的电化学性能，但是，该体系目前也存在一些科学和工程问题:

1、通常石墨烯的制备方法采用的是氧化还原法，在石墨烯表面会引入大量的缺陷和含氧官能团，这些对复合材料的电化学性能会有多大影响?

2、虽然目前报道了多种石墨烯制备方法，但高质量石墨烯的大规模、低成本制备仍然是一大挑战。

唐有根教授团队通过DFT计算发现石墨烯表面的缺陷和含氧官能团会显著增加钠离子在MoS2/graphene异质界面的扩散能并降低其导电性。为了获得高质量低成本的材料，该团队设计了一种非常简单的化学插层-球磨辅助物理剥离的方法，直接以商业化的块状MoS2和石墨为原料，得到了缺陷及含氧官能团较少的MoS2/graphene复合材料。该复合材料在钠离子电池中显示了非常优异的倍率性能，在50A.g-1(≈75C)的电流密度下，仍可保持201mA.h.g-1的放电容量，优于相关文献的报道结果。同时，该材料也显示了优异的循环性能，在0.3A.g-1下250次循环后，容量保持率在95%以上。系列的测试表征表明，缺陷及含氧官能团较少的MoS2/graphene复合材料具有更高的离子扩散系数及电子电导率，进一步验证了理论计算结果。该工作揭示了异质界面调控对于获得高性能MoS2/graphene复合材料的重要性，也为其他体系异质界面的设计和调控提供了良好借鉴。

上述工作同时获得了中南大学升华育英计划、中南大学第四批创新驱动计划的大力支持。

编辑:杜睿宏

审核:张昊昀

责编:刘世宏

文章来源：《化工设计通讯》 网址: http://www.hgsjtxzz.cn/zonghexinwen/2020/1030/526.html