东华大学胡俊青教授：利用枝状异质结构提高镍钴硫基混合储能装置性能

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近期，伦敦大学学院何冠杰博士、Ivan P. Parkin教授及东华大学胡俊青教授（三人共同通讯）在Advanced Functional Materials期刊上发表题为“A Dendritic Nickel Cobalt Sulfde Nanostructure for Alkaline Battery Electrodes”的文章，文章第一作者为上海工程技术大学李文尧副教授。文章报道了一种利用水热及退火处理的方法制备枝状NiCo2S4@NiCo2S4分层异质结构的材料。这种内部中空结构为电解质扩散及离子传输提供了有利条件，同时也可以缓冲在充放电过程中体积的变化；此外，这种分层异质结构还可以较大地提高材料比表面积，提高储能能力，极大地促进核壳间电荷的传输。实验结果表明，利用此材料制备的电极有很高的放电比容量（4.43 mAh cm-2, 240 mA cm-2电流密度下），优异的倍率性能以及较高的稳定性。

随着人们对可持续能源及可再生能源需求的不断增加，电能储存技术正变得越来越重要。超级电容器及锂离子电池（LIBs）虽然已得到广泛的关注与研究，然而，超级电容器却存在着能量密度较低的问题，LIBs虽然可以提供较高的能量密度，但是功率密度相对较低。因此，兼具有高能量密度与功率密度的新型混合储能系统（可充电碱性电池 RABs）已经被定义并被认为是很有发展前景的储能设施。

镍钴基纳米材料由于储量丰富，容量高，可逆性好，已经被广泛应用于LIBs及RABs，并且在储能性能上已经取得了很大的进步。然而其面积比容量的提升，倍率性能及循环稳定性仍然有很大的挑战。为了提高Ni-Co-S体系的电化学性能，实验设计了多步水热过程制备了具有交联网状多孔分层异质结构的NiCo2S4@NiCo2S4材料，并进行了相关的试验表征及测试。

     本文通过利用多步水热法成功制备了具有枝状纳米分层异质结构的NiCo2S4@ NiCo2S4材料。电化学测试表明此结构有很高的放电比容量（4.43 mAh cm-2）,优异的倍率性能及高的稳定性（这些优异的电化学性能可能是由于分层的多孔结构可以促进离子传输而引起）；详细的动力学分析表明此储能装置是由扩散和表面氧化还原反应共同作用；此工作也为RABs的层状结构电极的设计提供了设计理念。

文献信息:

A Dendritic Nickel Cobalt Sulfde Nanostructure for Alkaline Battery Electrodes，Adv. Funct. Mater. 2018, DOI: 10.1002/adfm.201705937

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201705937