近日，化学与制药学部何妍妍博士和周国伟教授在硫化钼基负极材料用于钠离子电池方面取得重要研究进展，在国际顶级期刊Advanced Functional Materials（IF=19.0）上发表题为“Space-confined MoS2 in Gradient-Structured Carbon Spheres for Ultra-stable Sodium-ion Storage”的研究论文。2023级硕士生程兵飞为第一作者，何妍妍博士、周国伟教授和上海理工大学柏中朝教授为本文共同通讯作者，齐鲁工业大学（山东省科学院）化学与化工学院为第一通讯单位，上海理工大学材料与化学学院为合作单位。
图1 （a, b）有限元模拟分析，（c）MoS2/MC负极材料合成示意图
二硫化钼具有较大的层间距（0.62 nm）和较高的理论比容量（670 mAh/g），是一种极具潜力的钠离子电池负极材料。然而，其实际应用受到固有局限性的阻碍：导电性较差，且在循环过程中存在体积膨胀，导致容量快速衰减和结构退化。基于上述问题，本研究采用空间限域策略，设计了梯度结构的二硫化钼/介孔碳（MoS2/MC）复合材料（如图1所示）。首先，通过四丙氧基硅烷（TPOS） 介导的方法合成了梯度介孔碳球，该方法能够实现可控的孔径分布（4–10 nm）和超高的比表面积（>1022 m2 g-1），从而引导钼基前驱体的均匀锚定。随后，通过真空浸渍和高温煅烧方法，在梯度孔内限域生长层状二硫化钼，形成了一种MoS2/C复合材料。这种梯度结构优化了钠离子的传输路径，增强了电子传导，并有效缓冲了体积膨胀。结合有限元模拟分析和原位电化学表征，揭示了梯度结构在调控钠离子分布和维持结构完整性方面的关键作用。所制备的MoS2/C负极材料展现出优异的储钠稳定性（在 5 A g-1 的电流密度下，经2500次循环保持 290.4 mAh g-1 的比容量）和倍率性能（在 10 A g-1 的电流密度下为 283.4 mAh g-1），为钠离子电池负极材料制备提供了一种可靠的设计策略。另外，成功组装了 Na3V2(PO4)3//MoS2@MC钠离子软包电池，进一步证实了材料实际应用的潜力。本研究工作受到国家自然科学基金、山东省自然科学基金等基金的资助。
何妍妍，博士，讲师，硕士生导师。主要研究方向为锂/钠/钾离子电池电极材料结构设计、合成及性能研究。主持国家自然科学基金青年项目、山东省自然科学基金面上项目、山东省自然科学基金青年项目和校（院）科教产融合试点工程基础研究类项目等多项，以第一/通讯作者在Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Energy Storage Mater.等期刊发表SCI论文30余篇，获授权国家发明专利4件。
周国伟，博士，二级教授，博士生导师。国务院政府特殊津贴专家、山东省有突出贡献中青年专家、山东省优秀科技工作者、山东省优秀研究生指导教师等，主持国家自然科学基金、教育部科学技术研究重点项目、山东省自然科学基金重点项目等20余项，获山东省科学技术奖一等奖、二等奖多项，在国际知名期刊Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Adv. Powder Mater., Chin. J. Catal.等发表SCI论文170余篇，以第一发明人获国家发明专利50余件、美国专利2件。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202516499
