近日，东南大学能源与环境学院吴宇平教授“三尺储能”研究团队以“Are sodiation/de-sodiation reactions reversible in two-dimensional metallicNbSe2?”为题的研究论文发表在国际权威期刊《Energy & Environmental Science》上。
图1. 多种表征技术研究二维NbSe2中复杂钠化/脱钠化过程
二维金属过渡金属硫族化合物因其超高的电导率和层状结构，有望成为兼具快速离子和电子传输特性的一类优异电极材料，然而，由于对充放电过程中的储能机制和电化学认识不足，阻碍了它们的进一步发展。与绝大多数具有半导体特性的过渡金属硫族化合物不同，二硒化铌（NbSe2）具有超高导电性（103−104 S cm−1），这使得其有望成为快速离子/电子传输的电极材料的典型代表。
在这项工作中，该团队针对性的对二维NbSe2电极材料进行钠化/脱钠化的潜在电化学反应机理，通过结合同步加速器 X 射线衍射、拉曼光谱、X 射线吸收光谱、电子显微镜技术和第一性原理计算等表征技术和方法，系统的研究了二维NbSe2薄片在钠化/脱钠化过程中复杂的电化学结构演变机理。与传统研究认为过渡金属硫化物的可逆转换不同的，这项工作提供了足够的证据，将二维NbSe2的钠化/脱钠化储存机制校正为从NbSe2的初始不可逆转换至 Na2Se/Nb复合材料、及其随后的可逆硒化物转化相结合的综合反应。这项研究结果揭示了二维NbSe2中复杂钠化/脱钠化过程，有望为开发用于电化学储能系统的高性能过渡金属硫族化合物提供有价值的指导。
该论文得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省重点研发计划和东南大学高层次人才启动经费、博士后面上基金等项目的资助。东南大学能源与环境学院吴宇平教授、王法星教授和深圳大学黄英博士为本论文的共同通讯作者，东南大学能源与环境学院至善博士后刘再春、剑桥大学博士后王睿和华中科技大学张盼盼教授为共同第一作者。
东南大学“三尺储能”研究团队主要研究方向包括锂/钠/钾离子电池、高能量密度锂金属电池和锂硫电池、高安全水系金属离子电池以及高功率密度混合电容器等。团队紧紧围绕高性能电化学储能材料及器件的研究，助力“碳达峰、碳中和”。
文章链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ee/d4ee00143e
供稿：能源与环境学院