近期，化學與材料科學學院黃紹專教授團隊在過渡金屬硫/硒化物可控調節鈉離子電池性能方面取得了新的研究進展。11月10日，研究成果以Unveiling the double-edged behavior of controlled selenium substitution in cobalt sulfide for balanced Na-storage capacity and rate capability為題，發表于國際著名期刊Advanced Functional Materials（Ad, Funct. Mater. 2023, 2310256 htps://do.org/10.1002/adfm.202310256）。化學與材料科學學院碩士研究生何婷婷、趙偉銘為論文共同第一作者，黃紹專教授為論文唯一通訊作者，我校為論文第一署名單位。文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202310256。

過渡金屬化合物因其較高的理論比容量和良好的電化學活性而被廣泛研究。然而在電化學反應過程中，過渡金屬化合物遭遇巨大的體積變化和遲緩的反應動力學等問題，極大地阻礙了其在高功率/高能量二次電池中的應用。為此，黃紹專教授團隊先后通過電極材料結構精細化設計（Advanced Materials,2018, 30, 1706637；Energy Storage Materials, 2020, 32, 151-158.）、陽離子摻雜本征結構調控（Advanced Energy Materials,2021, 11, 2003689；Science Advances, 2022, 8(51), eadd6596）及催化載體材料設計（Advanced Energy Materials,2021, 11, 2003689;Small, 2022, 18, 2106716）等取得了系列研究成果。但是，如何通過陰離子可控取代策略調控電極本征結構，從而優化電極材料的性能依然面臨著巨大挑戰，黃教授團隊近年來專注于此，開展研究。

CoS2-xSex@SG的結構與倍率性能。化材學院供圖

該項研究提出了一種新型的“高度可控硒（Se）取代”和“硫、硒共摻雜石墨烯（SG）固定”的CoS2-xSex納米晶設計方案，有效調節了電化學反應動力學和材料結構穩定性。其中，石墨烯上的CoS2-xSex納米晶“點對面”結構以及CoS2-xSex與SG之間牢固的C-S-Co & C-Se-Co鍵不僅大大提高了材料的結構穩定性，還促進了鈉存儲和電子轉移。此外，通過電化學性能、動力學分析和理論計算揭示了硒取代在鈉儲存中的雙刃劍作用——硒取代含量的增加會增強Na+擴散動力學，但會降低鈉儲存能力。研究表明，當Se取代含量為x=0.4時，電極表現出最佳的電化學性能（高初始庫侖效率、超高倍率性能和超穩定循環性能）。這項研究提供了一種可控的陰離子取代策略來平衡Na+儲存活性位點和動力學，在高功率/能量鈉離子電池中具有潛在的應用價值。

黃紹專教授長期從事高性能鋰離子電池、鈉離子電池、鋰硫電池等關鍵電極材料的設計、合成及儲能機制研究。目前在Chem. Soc. Rev., Sci. Adv., Adv. Mater., Adv. Energy Mater., ACS Nano, Nano Energy等重要期刊發表SCI學術論文120余篇。文章引用7000余次，H指數50。