山东大学化学与化工学院无机化学徐立强

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由于锂资源的稀缺和地区分布不均匀问题，锂离子二次电池的发展受到限制，所以寻求一种有望替代锂离子电池的下一代储能器件成为了亟待解决的问题。钾离子二次电池(PIBs)由于钾元素丰富、成本低、氧化还原电位稳定，有望成为有发展前景的下一代储能器件。然而，因为钾离子粒径(1.38 Å)相比于锂离子的更大、结构稳定性低，所以电化学氧化还原反应动力学差，适合用于大半径钾离子嵌入/脱嵌的有前景的高性能电极材料目前仍然是非常大的挑战。目前所开发的电极材料中，大多数钾离子电池表现出较大的体积膨胀效应，电池的长循环寿命受到严重影响。因此寻找一种高放电比容量、循环稳定性高的储能电极材料成为目前钾离子电池领域中解决问题的有效途径之一。

       山东大学徐立强教授课题组和赵明文教授在Nano Research期刊上合作发表了题为Construction and electrochemical mechanism investigation of hierarchical core–shell like composite as high performance anode for potassium ion batteries的论文。该论文报道了一种新型的硒化镍纳米颗粒封装在掺氮的碳（定义为“NiSe@NC”）复合材料作为 PIBs 的负极材料，其具有优异的倍率性能和循环稳定性。由于其独特的多级核壳纳米结构、金属-硒键的固有特性和不同组分的协同效应等，该负极材料在 50 mA•g−1 下表现出高的可逆放电比容量 438 mAh•g−1、优异的倍率性能和超过 2000 次循环的优异循环性能。作者进一步通过原位X射线粉末衍射、非原位高分辨透射电子显微镜、选区电子衍射和第一性原理计算等系统研究了材料充放电过程中的电化学机理。此外，所得NiSe@NC 负极材料在 100 mA•g−1 时还维持了 512 mAh•g−1 的高可逆放电比容量，具有 84% 的初始库仑效率、出色的倍率性能和优异的钠离子电池长循环稳定性。该论文所提出的简单方法有望为合成适合二次离子电池的新型高性能负极材料提供重要的实验数据参考。
       文章信息:Nadeem Hussain, Suyuan Zeng, Zhenyu Feng, Yanjun Zhai, Chunsheng Wang,Mingwen Zhao*, Yitai Qian, Liqiang Xu*. Construction and electrochemical mechanism investigation of hierarchical core-shell like composite as high performance anode for Potassium ion batteries.  Nano Res. https://doi.org/10.1007/s12274-021-3657-8.