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研究背景
过渡金属硫化物 (TMDs) 负极具有较高的储钠容量，但可逆性和循环稳定性较差。
相关研究表明，使用醚基电解液能显著地提升其电化学性能，但与此同时，TMDs 负极的氧化还原反应平台在充放电过程中发生了显著的变化。
在以往的研究工作中，这种现象被简单地描述为“活化”过程，而忽视了电化学机制发生的潜在变化。
近日，福州大学魏明灯教授和李亚峰副研究员带领团队揭示了过渡金属硫化物负极“活化”过程的本质，并进一步阐述了电解质阴离子的性质对其电化学性能的影响。
该成果以“Inspired by Cu-driven conversion reaction: how anionic properties dictate the electrochemical performance of vanadium sulfide”为题，发表在英国皇家化学会期刊Journal of Materials Chemistry A上。该论文的第一作者为福州大学的博士研究生杨文娟。
研究方法
该工作揭示 Cu 集流体会参与 VS₂/SNC 负极的电化学反应，金属 V 被 Cu 以电化学或化学方式取代生成 Cu₂S。虽然 Cu 集流体能有效地缓解多硫化物的穿梭效应，但依然无法保证器件具有优异的循环稳定性。
Figure 1 (a) Schematic illustration of the structural variation of VS₂/SNC anode and (b) cycle performances when different electrolytes were used.
实际上，TMDs 负极的电化学性能跟电解液高度相关，例如在使用 1.0 M NaPF₆ diglyme 电解液时，VS₂/SNC 负极呈现优异的循环稳定性和可逆性，即使在循环 500 次后仍具有 586.9 mA h g⁻¹ 的高可逆容量，而一旦将电解液换成 1.0 M NaCF₃SO₃ diglyme，VS₂/SNC 负极则表现出较大的过电位，且容量急剧衰减。
事实上，电解质阴离子的性质发挥着至关重要的作用。相较于 PF₆⁻，CF₃SO₃⁻ 具有较强的给电子能力：一方面，CF₃SO₃⁻ 与多硫化钠相互作用，增强其溶剂化程度，从而加剧穿梭效应；另一方面，特异性吸附在电极/电解液界面的 CF₃SO₃⁻ 阻碍 Na⁺ 在电极/电解液界面处的传输，导致较差的可逆性和缓慢的动力学。
论文信息
Inspired by Cu-driven conversion reaction: how anionic properties dictate the electrochemical performance of vanadium sulfide
Wenjuan Yang, Kaihong Wang, Wenbo Zhou, Ningjing Luo, Shuping Huang, Yafeng Li* (李亚峰，福州大学), Kwun Nam Hui and Mingdeng Wei* (魏明灯，福州大学)
J. Mater. Chem. A,2022,10, 25575-25585
https://doi.org/10.1039/D2TA07832E
通讯作者简介
魏明灯教授
福州大学
魏明灯，教授，博导，福建省新型电化学储能材料重点实验室负责人、福建省科技创新领军人才、福建省优秀教师。入选 2022 年版中国高被引学者和全球前 2% 顶尖科学家榜单。1987.7 毕业于福州大学化工系，1989.10 起在福州大学工业催化研究所从事化肥催化剂研发，1996.10 获得日本文部省国费奖学金赴国立长崎大学留学，开展钙钛矿型汽车尾气净化催化剂(deNOx)的研究，2000.3 获得博士学位(工学)后，先后在日本国立东北大学（2000.4-2003.3）、日本产业技术综合研究所(AIST筑波研究中心；2003.4-2005.3)、日本学术振兴机构(JST；2005.4-2007.3)从事纳米/多孔材料及其在染料敏化太阳能电池、锂离子电池和费托合成催化剂中应用的研究，2007.4 回国被聘为“闽江学者” 特聘教授，并开展新型能源转换与存储材料及器件的研究。负责承担了科技部 863 计划 1 项、国家自然科学基金项目 5 项(重点、重大计划培育、面上3项)以及教育部、福建省重大专项等 20 多个课题。研究成果在 Adv. Mater.、Nat. Commun., JACS、Adv. Funct. Mater.、Energy Enviorn. Sci.、Nano Energy、Small 等国际期刊上发表英文 SCI 论文超过 300 篇，他引 11000 多次，H 指数 54，拥有授权中国发明专利 20 多件。
李亚峰副研究员
福州大学
李亚峰，副研究员，博导。主要研究方向为新型薄膜型太阳能电池、新型多元氧化物半导体材料、功能纳米材料、染料敏化太阳能电池。
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2-年影响因子*14.511分 5-年影响因子*13.375分 最高 JCR 分区*Q1能源与燃料 CiteScore 分†21分 中位一审周期‡28天
Journal of Materials Chemistry A、B 和 C 报道材料化学各领域的高质量理论或实验研究工作。这三本期刊发表的论文侧重于报道对材料及其性质的新理解、材料的新应用以及材料合成的新方法。Journal of Materials Chemistry A、B 和 C 的区别在于所报道材料的不同预期用途。粗略的划分是，Journal of Materials Chemistry A 报道材料在能源和可持续性方面的应用，Journal of Materials Chemistry B 报道材料在生物学和医学方面的应用，Journal of Materials Chemistry C 报道材料在光学、磁学和电子设备方面的应用。
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* 2021 Journal Citation Reports (Clarivate, 2022)
† CiteScore 2021 by Elsevier
‡ 中位数，仅统计进入同行评审阶段的稿件
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