锂离子电池(LIBs)具有质量轻，体积小，绿色环保，高能量密度，可循环使用等优点，是目前应用最广泛的新能源电池。其中负极(anode)作为锂离子电池的重要组成部分，在电池中主要起着储锂的作用。传统石墨负极具有成本低、导电性好、稳定性好等特点,是现在商业锂离子电池的首选材料。但是石墨负极在锂离子嵌入时，六个碳原子只能结合一个锂离子，因此石墨负极的理论比容量只有372 mAh/g。以石墨为负极的锂离子电池比容量较低，越来越不能满足长续航电动汽车和大型储能设备的需要。为此，研发出更高比容量、循环性能更好的锂电池负极材料具有重要意义。
近日，我校材料学院郭勇老师和上海电力大学王保峰教授团队合作，在高性能锂离子电池负极材料研究领域取得新进展，成功合成了一种纳米花状Nb2Se9锂离子电池负极材料，表现出较高的充电容量（在100 mA g –1下为672.35 mAh g –1）、良好的循环稳定性（在100 mA g -1下循环250次后为596.63 mAh g -1）和优异的倍率性能（在5 A g -1下为285 mAh g -1) 。相关研究成果以“Synthesis of Flower-Like Nb2Se9 as High-Performance Anode Materials for Lithium-Ion and Sodium-Ion Batteries”为题，共同通讯发表在美国化学会Energy & Fuels (IF 3.605, Pub Date: 2021-06-30, DOI:10.1021/acs.energyfuels.1c01258) 杂志上。
该团队通过简单的油相辅助合成方法，获得了一种花状的Nb2Se9材料，分别用于锂离子和钠离子电池负极材料研究。并通过非原位X射线衍射方法研究花状Nb2Se9充放电过程中储锂机理，揭示了花状的Nb2Se9材料优异的电化学性能是由于特殊的花状纳米薄片形貌和多级微纳米结构，极大地促进了离子扩散和提供了丰富的活性位点。由此表明，花状Nb2Se9作为锂离子和钠离子电池的负极材料大幅提高了锂离子电池比容量和循环性能，有非常好的应用前景。
该研究工作是材料学院积极开展特色学科发展和科研特区建设以来，在绿色新能源和先进锂离子电池新材料研究领域取得系列科研成果之一。学院积极开展与国内外高校间广泛、深入的学术合作和科研交流，不断加强和扩展高校间科研合作机会与科研条件优势互补，取得了良好效果。（郭勇）
(论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.energyfuels.1c01258)
图1 花状 Nb2Se9锂电池负极材料合成过程示意图及循环稳定性能曲线。
图2 Seminar上师生一起学术交流与讨论。