刘福胜教授/马建民副教授AFM：自调节有机聚合物与扩大的无机SnS2层间复合材料结合的钾离子电池- 大数跨境

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刘福胜教授/马建民副教授AFM：自调节有机聚合物与扩大的无机SnS2层间复合材料结合的钾离子电池

科学材料站

2020-10-10

导读：该工作制备了多层聚天冬氨酸改性的SnS2纳米片，将其嵌入源自白毛狗尾草的中空N掺杂碳纤维中以存储钾。不含PASP和CN与插层SnS2的电化学性能的比较也支持有机和无机结合，提高了K+的储存性能，从而带

文章信息

自调节有机聚合物与扩大的无机SnS2层间复合材料结合的钾离子电池

第一作者：Guohui Qin

通讯作者：刘福胜* 马建民*

单位：青岛科技大学，湖南大学

研究背景

锡（Sn）基合金SnS2由于具有较高的理论容量而作为钾离子存储的有前途的候选物引起了广泛的关注，但是，在反复循环过程中，它严重地遭受了巨大的体积变化和钾树枝状晶体生长的困扰。

文章简介

近日，青岛科技大学刘福胜教授与湖南大学马建民副教授等合作。在国际顶级期刊Advanced Functional Materials (影响因子：15.621) 上发表题为“Self‐Regulating Organic Polymer Coupled with Enlarged Inorganic SnS2 Interlamellar Composite for Potassium Ion Batteries”的研究工作。

该工作制备了多层聚天冬氨酸（PASP）改性的SnS2纳米片，将其嵌入源自白毛狗尾草（PASP@SnS2@CN）的中空N掺杂碳纤维（CN）中以存储钾。PASP交联剂可提供6.8Å的层间间距（原始SnS2的层间距为5.9Å），更高的离子传输通道以及自调节无枝晶K镀层。这提供了高可逆容量（在50 mA g-1下为564 mAh g-1）和在2 A g-1下的显着速率性能273 mAh g-1。

实验数据和计算模型均证实，由于PASP之间的强相互作用（K–N和H+/K+质子交换），在无枝晶的PASP@SnS2@CN上形成了薄而坚固的固体电解质界面（SEI）层。和电解质（KFSI）。可变形且可自我调节的有机-无机构型有望成为过渡金属的基础构造，并在钾存储方面具有实际应用。

本文要点

要点一：本文设计了3D无机-有机结合体，并人工构建了高电子和离子导电性PASP作为CN支撑的SnS2片材的交联剂（PASP@SnS2@CN），并将其细分-随后被评估为KIB。

要点二：调节SEI对于实现无枝晶K电池是有利的。通过在层之间成功地插入PASP，SnS2晶格的晶面间距也得以扩大，从而有望增强K+插入SnS2晶格中。

要点三：高导电性的CN基体可促进快速电荷转移，扩展电荷和离子传输通道，并极大地减轻体积膨胀。高离子导电性PASP有助于在负极上感应出均匀的K镀层，有助于在负极材料的表面形成张力并自我有机和无机组合的这种协同作用赋予了PASP@SnS2@CN自我调节能力，以保持结构的稳定性，并抵抗电压滞后和容量衰减。不含PASP和CN与插层SnS2的电化学性能的比较也支持有机和无机结合，提高了K+的储存性能，从而带来了高容量和良好的循环稳定性。

文章链接

Self‐Regulating Organic Polymer Coupled with Enlarged Inorganic SnS2 Interlamellar Composite for Potassium Ion Batteries

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202005080

通讯作者介绍

刘福胜博士教授博士生导师

青岛科技大学化工学院院长1984年本科毕业于北京化工大学应用化学专业，1990年硕士毕业于北京化工研究院有机化工专业，1999年博士毕业于大连理工大学精细化工专业。作为访问学者，1997至1998年在挪威奥斯陆大学化学系进修学习。主要从事精细化工、清洁化工、环境友好催化和催化新材料制备与应用等方面的研究工作。作为项目负责人，先后承担国家级项目6项，省部级项目7项，市级项目3项，企业项目15项。7项课题通过省级鉴定，获得山东省科技进步二等奖2项、三等奖2项，中国石油和化学工业联合会科技进步一等奖2项、二等奖2项，中国石化集团总公司技术发明三等奖2项，青岛市科技进步三等奖1项、山东省专利创新奖2项。作为主要发明人，申请技术发明专利40余项，已授权31项。出版专著1部，发表学术论文120余篇，被SCI和EI收录70余篇。目前，作为项目负责人承担的在研项目有：国家自然科学基金1项；山东省科技攻关项目1项；教育部博士点基金项目1项；企业合作项目5项。