近日，大连理工大学材料科学与工程学院黄昊教授的能源材料及器件实验室在影响因子高达11.553的国际能源领域顶级期刊《Nano Energy》上，发表以“Fe3N constrained inside C nanocages as an anode for Li-ion batteries through post-synthesis nitridation”为题目的研究成果。该项研究针对锂离子二次电池在循环过程中活性物质严重体积膨胀造成电极粉化失效的瓶颈问题，提出了碳约束氮化铁纳米核壳结构。实验证明，在500次循环中电池仍能维持工作容量，未发现明显衰减。
长期以来，锂离子电池高密度储能与其电极材料稳定性是一对矛盾体。要实现高密度储能，电极就很难在长期循环中保持完整和稳定的结构。该项研究结合等离子体物理和化学氮化工艺,制备了碳约束氮化铁纳米材料作为锂离子电池负极。这种新型的纳米材料在微观上同时实现了高密度储能和结构约束。电解液可以通过缺陷位置自由进入碳层内部，与活性物质氮化铁发生电化学反应。柔韧的碳壳不仅能够缓解活性物质储放锂过程中的体积涨缩、导致电极粉化失效问题，同时碳层优良的本征导电性为界面电荷快速转移提供有效路径，从而实现了碳约束氮化铁纳米材料在锂离子电池中长循环高密度充放电性能。研究成果为提升纳米能源材料及器件工程化应用提供理论基础和技术支撑。
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