科研動態(tài)：金鐘教授課題組在新型可充電鎂二次電池方面取得新進展

南京大學化學化工學院介觀化學教育部重點實驗室、江蘇省先進有機材料重點實驗室金鐘教授帶領(lǐng)的“清潔能源材料與器件”研究團隊在新型可充電鎂二次電池方面取得新進展，相關(guān)成果最近以“One-Step Synthesis of 2-Ethylhexylamine Pillared Vanadium Disulfide Nanoflowers with Ultralarge Interlayer Spacing for High-Performance Magnesium Storage”為題發(fā)表在Advanced Energy Materials上，文章鏈接為https://doi.org/10.1002/aenm.201900145。

鎂電池具有理論容量大、安全性高、環(huán)境友好、原料成本低等優(yōu)點，是一種在大規(guī)模儲能方面很有前途的電化學儲能器件。然而，由于帶兩個正電荷的二價鎂離子的半徑小，極性大，溶劑化作用強，使其在正極材料中的嵌入/脫出動力學行為較為緩慢，故可用于鎂離子存儲的正極材料很少。另外，由于金屬鎂在很多溶劑中會生成鈍化膜，且該鈍化膜是鎂離子的不良導體，因此尋找具有良好可逆沉積鎂的能力、寬的電化學窗口、且能夠與正負極材料兼容的電解液體系也非常重要。

為了解決上面的問題，在該研究工作中，采用了通過離子液體改善的基于Mg(HMDS)2-4MgCl2/THF電解液，表現(xiàn)出良好的可逆沉積鎂性能、更寬的電化學窗口以及提升的熱穩(wěn)定性。同時，通過便捷的一步液相法合成了一種有機胺分子插層使得層間距擴大的二硫化釩納米花，作為鎂電池正極材料時，能夠與該電解液很好的兼容，并表現(xiàn)出很好的電化學儲鎂能力。由于有機胺分子的插入可以有效地拓寬離子通道，為活性鎂物種的插入提供更多的活性位點，并且能夠有效屏蔽活性鎂物種與正極材料晶格陰離子之間的靜電作用力，促進離子傳輸。同時，有機胺分子作為“支撐柱”有益于保持正極材料的結(jié)構(gòu)完整性。因此，該層間距擴大的二硫化釩正極表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學儲鎂性能。

該研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、江蘇省杰出青年基金、江蘇省雙創(chuàng)人才計劃等項目的資助。