东华Small：优化的NiS2 /NiSe2异质结构实现钠离子电池的性能提升

基于转化型化学的过渡金属硫化物（TMS）和硒化物（TMSe）具有较大的理论容量、合适的层间距、合适的工作电位、低扩散能垒和离子/电子的快速转移路径而被认为是钠离子电池（SIBs）有前景的负极材料。然而，低固有电导率和大体积变化的固有物理特性导致循环过程中负极材料的粉化和结构变化。

在此，东华大学邹儒佳副研究员、罗维研究员及刘倩副教授等人首次报道了嵌入中空介孔碳球（HMCS）内表面的NiS_1.23Se_0.77纳米片而形成的NSSN@HMCS复合材料的制备以及作为SIB负极的应用。

该负极表现出优异的可逆容量（520 mAh g^-1@ 0.1 A g^-1），令人印象深刻的高达95.3% 的库仑效率（CE），高倍率容量（353 mAh g^-1@5.0 A g^-1），以及在高电流密度和高初始库仑效率 (ICE) (95.1%) 下具有出色的容量保持率 (95.6%) 。

图1. NSSN@HMCS负极的电化学性能

理论计算和实验研究表明，该负极的最高ICE可归因于NiS_1.23Se_0.77纳米片的超薄层状结构和活性材料与HMCS之间的高效电子转移。

其次，在第一次放电/充电循环后，在HMCS内部形成了纳米级优化的NiS₂/NiSe₂异质结构，可以提供丰富的硫化物/硒化物异质结界面/边界以实现更快的Na⁺传输，降低Na⁺扩散势垒，增加电子电导率，并限制多硫化物或多硒化物在电解液中的溶解。

最后，HMCS的中空结构适应了体积膨胀，防止了复合材料的粉化和聚集问题，这也可以促进优异的电化学性能。

图2. NSSNs@HMCS在钠化/脱钠过程中的反应机理

Enhancing the Electrochemical Performance of Sodium-Ion Batteries by Building Optimized NiS₂/NiSe₂ Heterostructures, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202104186

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东华Small：优化的NiS2 /NiSe2异质结构实现钠离子电池的性能提升

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