［本站訊］近日，材料學(xué)院慈立杰教授課題組在高性能鉀離子電池負(fù)極材料研究方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“Hierarchically porous carbon supported Sn4P3as a superior anode material for potassium-ion batteries”為題發(fā)表在能源材料類(lèi)重要刊物Energy Storage Materials（2019,https://doi.org/10.1016/j.ensm.2019.04.037，即時(shí)因子=13.31）上。文章第一作者為2016級(jí)博士研究生李德平，材料學(xué)院慈立杰教授和司鵬超副教授為共同通訊作者，山東大學(xué)為第一作者單位。

近年來(lái)，隨著便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)和大規(guī)模能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的快速發(fā)展，對(duì)儲(chǔ)能器件的能量密度和功率密度提出了更高的需求。目前，鋰離子電池（LIB）的應(yīng)用最為廣泛，但是由于鋰資源的地殼儲(chǔ)量較低（~17ppm）且地理分布不均（~70%分布于南美洲），鋰離子電池的成本逐年升高，從而限制了其在大規(guī)模用電設(shè)備中的應(yīng)用。相比之下，同為堿金屬元素的鉀也具有與鋰相似的電化學(xué)性質(zhì)，而且其地殼豐度（~15000oon）也遠(yuǎn)高于鋰。從而使鉀離子電池（PIB）引起了研究者們的廣泛關(guān)注。然而，目前大量報(bào)道的碳基負(fù)極材料的容量普遍不高，但循環(huán)穩(wěn)定性較好，而非碳基材料（如合金型負(fù)極和相轉(zhuǎn)變型負(fù)極）雖然具有較高的理論容量，但由于鉀離子半徑較大（1.38?，鋰離子半徑0.76&?），電極材料在儲(chǔ)鉀過(guò)程中會(huì)面臨著嚴(yán)重的體積膨脹，往往表現(xiàn)出較差的倍率性能和較短的循環(huán)壽命。因此，構(gòu)筑碳基-非碳基復(fù)合材料是一種制備高性能鉀離子電池負(fù)極行之有效的策略。

在慈立杰教授和司鵬超副教授的指導(dǎo)下，李德平等人以檸檬酸亞錫二鈉為前驅(qū)體，通過(guò)煅燒和溶解熱法，得到了多級(jí)孔結(jié)構(gòu)碳包覆的Sn4P3@C復(fù)合電極材料。該材料在作為鉀離子電池負(fù)極材料時(shí)，表現(xiàn)出了優(yōu)異的儲(chǔ)鉀性能：高可逆容量、優(yōu)異的倍率性能和長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性。此外，研究人員還通過(guò)GITT（恒電流間歇滴定）和非原位XRD等手段對(duì)Sn4P3@C電極的儲(chǔ)鉀機(jī)理和優(yōu)異的電化學(xué)性能進(jìn)行了深入探究。該研究工作為大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和探究提供了可鑒之道，尤其對(duì)于堿金屬離子電池（鋰離子、鈉離子、鉀離子和鋅離子等）高性能電極材料的研究有較大的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。

此外，在實(shí)現(xiàn)了錫基材料的磷化之后，鑒于二硫化錫在鈉離子電池中的優(yōu)異電化學(xué)性能，在慈立杰教授和司鵬超副教授的指導(dǎo)下，李德平等人同時(shí)在Sn@C復(fù)合材料的基礎(chǔ)上嘗試了SnS2@C復(fù)合材料的制備，研究發(fā)現(xiàn)球形錫顆粒在硫化過(guò)程會(huì)取向生長(zhǎng)變?yōu)槠瑺钚蚊?，從而刺穿碳包覆殼層，?dǎo)致電化學(xué)性能變差?；诖?，研究人員設(shè)計(jì)了石墨烯表面限域策略，成功實(shí)現(xiàn)了SnS2顆粒的形貌調(diào)控和有效碳包覆，并在鈉離子電池和鉀離子電池中表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能。相關(guān)研究成果發(fā)表于化學(xué)類(lèi)頂級(jí)刊物ChemSusChem（2019, https://doi.org/10.1002/cssc.201900719，影響因子=7.411）。

近年來(lái)，依托于山東大學(xué)以及材料學(xué)院良好的研究平臺(tái)，慈立杰教授所帶領(lǐng)的山東大學(xué)-萊斯大學(xué)碳納米材料研究中心在新型儲(chǔ)能器件方面取得了一系列研究進(jìn)展，先后在Adv. Energy Mater.、Energy Storage Mater.、ACS Nano、Nano Energy、J. Mater. Chem. A、ACS Appl. Mater. Interfaces、Nano Research、ChemSusChem、Nanoscale等材料類(lèi)國(guó)際知名期刊上發(fā)表多篇論文，受到國(guó)內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注。

山東大學(xué)-萊斯大學(xué)碳納米材料研究中心自成立以來(lái)得到了山東大學(xué)材料學(xué)院、科學(xué)技術(shù)研究院和國(guó)際事務(wù)部的持續(xù)支持。上述研究也得到了山東省自然基金、山東省泰山學(xué)者計(jì)劃、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃以及山東大學(xué)自主創(chuàng)新項(xiàng)目的支持。