近日,南開大學材料科學與工程學院教授周震帶領(lǐng)團隊在室溫鈉離子電池負極材料的研究中取得突破性進展,制備出氮硫（充氮氣烘箱）共摻的新型碳材料并計算出其作用機制。 
在諸多引起關(guān)注的鈉離子電池負極材料中,碳基材料具有的應用前景。商業(yè)化的鋰離子電池負極材料石墨因?qū)娱g距較小,而且與鈉離子相互作用較弱,阻礙了鈉離子的嵌入和存儲,因而表現(xiàn)出較低的電化學容量,限制了其在鈉離子電池中的應用。為解決這一問題,周震課題組利用一種簡單、可控的方法實現(xiàn)了硫原子對溶膠凝膠法制備的富氮碳片中特定氮原子取代,得到氮硫共摻的新型碳材料。這一材料中,硫在增大碳層間距離和比表面積的同時,也增加了儲鈉位點,共同實現(xiàn)了提高碳材料儲鈉容量的目的,從而提高電池容量。
課題組還通過計算揭示了氮硫共摻雜對促進鈉離子在碳材料層間的嵌入和遷移的作用機制。該材料當用于鈉離子電池測試時表現(xiàn)出高容量和高容量保持率,綜合性能高于氮或硫單一摻雜的碳材料以及研究較多的硬碳材料。該材料可以實現(xiàn)硫的可控添加,并且可形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu),有效避免了在充放電過程中向鈉硫電池轉(zhuǎn)化而導致循環(huán)穩(wěn)定性降低的弊端。該成果為鈉離子電池的實用化提供了一種可行的負極材料解決方案。