哈工大（深圳）/威斯康辛大学Nano Energy:层状SnSe0.5S0.5作为高性能锂/钠离子电池负极材料
【引言】
能量的储存与转换在人们日常生活中的作用日渐显著，可充电锂离子电池和钠离子电池不断进入人们的视野。锂离子电池由于其高比能量密度被大范围应用于各种电子产品及新能源汽车等领域，而钠离子电池也由于其低成本，环境友好等特点可以大范围应用在智能电网领域。相比正极材料，负极材料表现出较高的比容量，在电池中的地位至关重要。在诸多负极材料中，石墨被广泛应用于锂离子电池负极，其比容量为372 mA h g-1, 然而由于其小的层间距，在钠离子电池中并不能表现出优异的电化学性能。因此，开发新的能够同时应用在锂/钠离子电池上的负极材料是当前一个重要的研究热点。
【成果简介】
近日，哈尔滨工业大学（深圳）的武俊伟教授及威斯康星大学Milwaukee分校的Prof. Deyang Qu (共同通讯作者)在纳米能源领域顶级期刊Nano Energy上发表最新研究成果“Ternary Tin Selenium Sulfide (SnSe0.5S0.5) Nano Alloy as the High-Performance Anodes for Lithium-Ion and Sodium-Ion Batteries”，该成果第一作者为唐启明同学，目前在哈尔滨工业大学（深圳）材料科学与工程学院硕士培养。在该文中，研究者通过多元醇法，将硫族中的S，Se两种元素与Sn完美结合，合成出具有典型层状结构SnSe0.5S0.5纳米合金，并利用水热反应制备出SnSe0.5S0.5/C复合材料。该材料作为锂/钠离子电池的负极表现出高的比容量及优异的循环性能（锂电在0.5 A/g 下，循环1000圈保持625 mA h g-1；钠电在0.2 A/g下，循环100圈保持430 mA h g-1）。本文的材料设计理念为以后合成其它金属硫化物或金属硒化物具有积极的指导意义。
【图文导读】
图1. 层状SnSe0.5S0.5纳米合金及其碳复合材料制备示意图。
图2. a. 制备的SnSe0.5S0.5/C 复合材料的XRD 图，b. SnSe0.5S0.5晶体结构示意图，c, d. XPS 表征图谱。
图3. a, b. SnSe0.5S0.5/C 复合材料SEM图，c-h. TEM 图，i. Sn, Se, S, C各元素的 mapping 图及对应的TEM图。
图4. SnSe0.5S0.5/C 电极在锂离子电池中的电化学性能；a. CV曲线图，b. 在电流密度为0.2 A/g下的循环性能图，c,d.倍率性能图，e. 长循环性能图。
图5. SnSe0.5S0.5/C 电极在钠离子电池中的电化学性能；a. CV曲线图，b. 在电流密度为0.2 A/g下的首两圈的充放电曲线图，c,d.倍率性能图，e. 电流密度为0.2 A/g的循环性能图。
图6. 赝电容对锂离子电极电化学反应过程的贡献，a. 不同扫面速度下的CV曲线图，b. 扫描速度与峰值电流的关系曲线，c. 在扫描速度为0.8mV/s时，电容的贡献为78.9%，d. 赝电容贡献与扫描速度的关系图。
【小结】
在这项工作中，研究者首次以多元醇法制备出三元锡基硫族化合物（SnSe0.5S0.5）,进而运用简单的水热法合成SnSe0.5S0.5/C复合材料并作为负极应用于高性能锂离子电池和钠离子电池中。该材料典型的层状结构有利于电化学过程中离子的扩散，碳材料所构成的导电网络也加快了电子的传输过程，并对合金负极在电化学过程中产生的体积变化有着缓冲作用，同时赝电容的存在也在一定程度上提高了电极的电化学反应的动力学过程，因此实现了锂/钠离子电池的高比电容量以及优异循环性能。此新型三元负极材料在未来储能器件中具有广阔的应用前景。
参考文献：Ternary Tin Selenium Sulfide (SnSe0.5S0.5) Nano Alloy as the High-Performance Anodes for Lithium-Ion and Sodium-Ion Batteries（Nano Energy, 2017， DOI: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2017.09.052）
本文由哈工大深圳唐启明投稿，材料人新能源组背逆时光整理编辑。
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