近日，我校物理与能源学院洪振生教授团队在储能材料领域又取得重要进展，其研究成果以“Breaking the limitation of sodium-ion storage for nanostructured carbon anode by engineering desolvation barrier with neat electrolytes”为题发表于能源类顶级学术期刊《Nano Energy》（工程技术大类一区，IF=15.548）。该研究成果中我校为第一完成单位，物能学院硕士生真义超与Ronjian Sa博士为共同第一作者，洪振生教授和与德国科隆大学Sanjay Mathur教授为通讯作者。该研究得到德国洪堡基金会，国家自然科学基金面上项目和福建省杰出青年基金等多方资助。
论文简介如下：通过选择合适的溶剂，纳米结构碳负极电极表面可以获得出色的离子扩散动力学，打破了其固有的局限性。具有较小层间间距但表面积非常大的多孔纳米碳，其ICE可高达91.1％，并具有非常出色的大倍率性能。研究发现在醚电解质中的Na+的脱溶剂化能(~94.6 meV)限制低于在酯电解质(~307.8 meV)。DFT计算表明，酯类溶剂中Na+-溶剂吸附吉布斯自由能大且Na+脱溶剂能高，而醚类溶剂中具有较低的Na+-溶剂吸附吉布斯自由能和较小的Na+脱溶剂能，从而采用醚类溶剂可以抑制电解液与纳米结构碳材料表面的强相互作用和低扩散能力而造成严重分解。对于使用醚电解质的电极材料，较大的表面积反而有有助于提高电化学储钠性能。这项研究为使用材料定制电解液提供了可靠的调节参数，有助于推动纳米结构储能电极材料迈向实际应用。
(a, b)使用CMC粘结剂的PNC负极在DME和DEGDME电解液中第1,2,5圈充放电曲线。(c)不同电解液中PNC的倍率性能。(d)在两种电解质中PNC负极的活化能活化能Ea,ct的Arrhenius曲线。(e) PNC材料表面上不同溶剂相应的吸附吉布斯自由能。(f)不同电解液中钠离子迁移和去溶剂化过程的示意图。
本文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520304523
（物理与能源学院 科学技术处）