来自日本弘前大学的学者通过采用简单的水热自组装方法和煅烧工艺合成了一种新型有序层状VMoS2 负极材料，其独特的叠层结构不仅促进了钠离子的快速迁移，为钠离子嵌脱过程中的体积变化提供了一个稳定的框架，而且钒在骨架中的介导使产生的缺陷提供了丰富的Na+储存位点，因此，VMoS2负极材料表现出优异的循环性能和倍率性能。相关内容以“Controllable Synthesis of Novel Orderly Layered VMoS2 Anode Materials with Super Electrochemical Performance for Sodium-Ion Batteries”发表在ACS Applied Materials & Interfaces上论文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.1c05096
近年来，钠离子电池因其丰富的钠资源而被广泛认为是锂离子电池在储能领域的替代品，但与Li+相比，较大半径的Na+不利于在商业石墨基负极层间的嵌入，因此开发适合钠离子电池的具有优异电化学性能的负极材料具有很大的挑战性，碳材料、金属氧化物、金属硫化物和合金负极极已被开发并应用于钠离子电池。MoS2是一种层状金属硫化物，由于其具有较大的层间距和较高的理论容量而备受关注，但纯MoS2导电性差，反应动力学慢，在钠离子嵌脱过程中体积变化大，导致材料循环寿命短，倍率性能差。为了解决上述问题，人们采取了纳米结构设计、调整电压范围、寻找电极材料等多种方法，通过使用这些方法，可以增加Na+的存储位置、缩短Na+的传输路径、增强电导率和减轻体积膨胀。作者通过简单的自组装水热法和煅烧处理工艺合成了一种新型有序层状VMoS2（OL-VMS）材料，这种材料具有层叠的纳米片，可以为Na+提供丰富的存储空间，垂直路径可以促进Na+的扩散，稳定的骨架可以减轻Na+嵌脱过程中的体积变化。VMoS2（OL-VMS）材料负极材料的合成方法： 首先，通过超声处理将NH4VO3和Na2MoO4·H2O与蒸馏水和氨水混合；然后，将C2H5NS与上述溶液混合并剧烈搅拌30分钟，再将获得的透明悬浮液转移到聚四氟乙烯衬里的密封高压灭菌器中，将其置于烘箱中220℃放置24小时，此后，将高压灭菌器冷却至环境温度，通过离心回收黑色产物，并用蒸馏水和乙醇彻底洗涤，将产物在真空烘箱中60℃干燥12小时，然后在氩气环境中300℃下煅烧1小时。因此，本工作采用简单的自组装水热法和热处理工艺成功地制备了一种新型有序层状VMoS2负极材料，由于其独特的纳米结构，该材料具有优异的电化学性能。结果表明，纳米片的边缘可以出现出较多的缺陷，为Na+提供了丰富的存储空间，有效地提高了材料的比容量。同时，有序堆积的纳米片具有垂直的路径和稳定的骨架，促进了Na+的迁移，有效地提高了倍率性能，减小了Na+嵌脱过程中体积膨胀，具有良好的循环稳定性。VMoS2用作负极材料时，其在0.2A g−1下的比容量高达602.9 mAh g−1，在2A g−1下循环190周后，其仍表现出很高的比容量（534.1mAh g−1），在大电流密度5 A g−1下，其比容量为452.8mAh g−1；此外，在不添加导电剂的情况下，VMoS2仍具有良好的电化学性能，具有较高的比容量。这项工作提供了一个简单合成层状材料以获得高电化学性能的有效方法，可以显著提高钠离子电池的能量密度并降低商业化成本。（文：李澍）
