近日,我校材料與化學學院陳達和秦來順教授聯合團隊在堿金屬離子二次電池電極材料研究方面取得新進展。該成果于2022年11月以“Subnano-sized tellurium@nitrogen/phosphorus co-doped carbon nanofibers as anode for potassium-based dual-ion batteries”為題發表在高水平國際學術期刊Chemical Engineering Journal(IF 16.744,中科院1區)上。第一作者為我校材料與化學學院校特聘副教授于丹丹博士,通訊作者為陳達教授、秦來順教授。

單質碲(Te)因具有高密度、高體積比容量、較好導電性等優勢在堿金屬離子二次電池領域受到廣泛關注。盡管關于碳基質-Te復合材料的研究工作眾多,但對于“非晶態”碲的成因及組成尚不清楚。該研究通過靜電紡絲、高溫煅燒、熔融擴散法制備了一種多孔氮磷共摻雜碳纖維承載碲的自支撐電極Te@N,P-codoped CNFs。團隊經研究發現該復合材料中“非晶態”碲大小在亞納米尺度(<1 nm),得益于Te-C/Te-N化學鍵和分級孔碳基質N,P-codoped CNFs的空間限域作用,亞納米級碲主要由單原子Te和小分子Te2組成。作為鉀離子電池負極,Te@N,P-codoped CNFs具有優異的儲鉀性能,與石墨正極匹配構筑的鉀基雙離子電池(Dual-ion batteries,DIBs)展示出3.6 V的高工作電壓,可點亮標有“CJLU”的LED燈顯示牌,且其能量密度高于已報道的大部分DIBs。該項工作證實了結構設計獲取單原子分散碲的可行性,為碲化學調控提供重要參考,預期在儲能、催化材料等領域引起關注。

此項工作得到國家自然科學基金(52002081, 51972294, 51872271)、浙江省自然科學基金(LQ20F040007)及浙江省屬高校基本科研業務費專項資金(2021YW35, 2022YW62)的支持。
原文鏈接https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139908