據(jù)悉，同濟大學化學科學與工程學院楊金虎教授、張弛教授和復(fù)旦大學的車仁超教授一起設(shè)計出了一種二硫化鉬的新型結(jié)構(gòu)，即MoS2層間共價組裝超結(jié)構(gòu)，其能有效緩解二維材料在蓄電池應(yīng)用的不足，即能提高鋰/鈉離子電池的電子傳輸效率和使用壽命。
二維材料，是指電子僅可在兩個維度的納米尺度（1-100nm）上自由運動（平面運動）的材料，如納米薄膜、超晶格、量子阱。其因具有較大的層間距和較高的理論儲能容量，而被認爲是新一代高性能二次離子電池理想的電極材料。然而，該材料層間典型的弱范德華力作用，使得電子不能垂直于片層進行跨層傳輸，降低了材料整體的電子傳輸效率；幷且在離子反復(fù)脫嵌過程中層狀結(jié)構(gòu)也容易破壞，最終造成電池性能的嚴重劣化。
爲此，同濟大學和復(fù)旦大學研究者就以典型的層狀材料二硫化鉬爲研究對象，通過設(shè)計一種全新的共價組裝策略，構(gòu)建了二硫化鉬超薄納米片與硫化亞錫納米點以共價鍵組裝的中空超結(jié)構(gòu)用于高性能的鋰/鈉離子電池。具體優(yōu)勢如下：
第一，硫化亞錫以納米點的形式均勻錨定在MoS2片層之間，增強了片層間的作用力，賦予材料結(jié)構(gòu)以高的機械穩(wěn)定性。第二，構(gòu)建的層間共價鍵爲電子在片層間的垂直傳輸提供了通道，提高了材料整體的電子傳輸效率。第三，DFT理論模擬計算也表明該結(jié)構(gòu)可有效降低鋰離子的擴散遷移勢壘，有利于電化學反應(yīng)的快速發(fā)生，從而有利于電池倍率性能的提高。第四，通過原位電鏡和力學計算分析，二硫化鉬層間共價組裝超結(jié)構(gòu)可有效緩解鋰離子嵌入時産生的應(yīng)力，使循環(huán)過程中結(jié)構(gòu)保持不破壞。第五，該共價組裝超結(jié)構(gòu)在鋰/鈉離子電池應(yīng)用中表現(xiàn)出高的比容量，優(yōu)異的倍率性能和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。
該研究成果以“Covalent Assembly of MoS2 Nanosheets with SnS Nanodots as Linkages for Lithium/Sodium‐Ion Batteries”爲題發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed. （2020, doi/10.1002/anie.202005840）上。
