化学化工学院曹康哲博士在材料类顶级期刊发表研究成果

近日，化学化工学院曹康哲博士课题组与南开大学焦丽芳教授合作，在材料学顶级期刊Advanced Functional Materials（IF：16.8）发表题为“Boosting Coulombic Efficiency of Conversion‐Reaction Anodes for Potassium‐Ion Batteries via Confinement Effect”研究论文（10.1002/adfm.202007712），信阳师范学院为第一通讯单位，曹康哲为第一作者。

钾离子电池资源丰富、成本低，是规模储能理想的候选体系之一。高容量负极材料通常能够容纳一个或多个钾离子，但通常伴随着剧烈的体积膨胀。这一特点严重威胁着电极表面固体电解质中间相（SEI）的稳定性，导致电极库仑效率低、循环稳定性差。课题组基于钾离子电池负极材料方面的系列研究工作和思考，提出通过限域作用诱导稳定SEI膜快速形成以解决上述问题。研究小组以CuS负极为例，通过将CuS及Nb₂O₅分别分散在碳纳米纤维的核层与壳层，构建了核-壳结构CuS-C@Nb₂O₅-C纳米纤维（NFs）。在此结构中，壳层可保护CuS免于直接与电解质接触，并有效抑制其重构带来的体积膨胀，有助于快速形成稳定的SEI膜。研究结果表明，经过100个循环后，CuS-C@Nb₂O₅-C NFs电极的可逆储钾容量保持率为93.1％，并将库仑效率稳定在大于99.0％的循环周期从CuS-C NFs电极的30个循环缩短至5个循环。同样结构的系列转化反应负极材料均表现出这一优势。该工作为构建高性能钾离子电池电极材料提供了新思路。

该研究得到河南省科技厅、教育厅相关项目的资助，材料表征及测试工作得到化学化工学院及分析测试中心大型共享仪器平台的大力支持。