近日，華南師范大學華南先進光電子研究院青年英才商超群博士在鈉離子電池負極材料領域取得重大研究進展，在國際權威期刊《Advanced Science》（SCI影響因子15.84）上發表題為《Promoting Ge Alloying Reaction via Heterostructure Engineering for High efficient and Ultra-stable Sodium-ion Storage》（DOI: 10.1002/advs.202002358）的研究論文。商超群博士為論文第一作者，王新副教授以及加拿大皇家科學院院士、加拿大工程院院士陳忠偉教授為共同通訊作者，我校為第一完成單位。

隨著鋰離子電池在電動汽車領域的廣泛應用，對鋰資源的需求量大大增加，而鋰元素在地殼中的豐富僅為17 ppm，且目前仍無有效的鋰資源回收技術，無法滿足大規模儲能和電動車領域日益發展的需要。因此，從能源的可持續發展和利用的角度出發，尋求低成本、高安全性能以及長循環穩定的二次電池體系十分必要。鈉元素在地殼中的豐富為23600 ppm，遠高于鋰元素，且分布廣泛、成本低廉。同時鈉和鋰同屬于IA主族，在電化學充放電過程中原理相似。因此，開發高性能和低成本的鈉離子電池技術，有望應用于大規模儲能以及電動車等領域。相較于鋰離子，鈉離子具有較大的離子半徑導致材料的儲鈉反應動力學緩慢和較大的體積膨脹，從而限制了相應鈉離子電池的倍率性能和循環穩定性。

單質鍺（Ge）由于與鋰的合金化反應，具有較高的理論容量，因此其儲鋰性能有廣泛的研究和報道，但是在儲鈉過程中由于電化學反應動力學緩慢，其儲鈉性能并不理想。為實現Ge的儲鈉電化學行為，工作通過“內外兼施”的手段合成了具有“豆莢”結構的氮摻雜碳包覆Cu3Ge/Ge異質結結構，能夠有效提高Ge的儲鈉反應動力，接近單質Ge的理論容量，同時保持了合金化/去合金化循環過程中的結構穩定性：（I）外在方面，氮摻雜碳包覆“莢”層能夠維持一維納米結構，防止活性成分的聚集，在反應過程中穩定納米結構；（II）內在方面，“豆”層的Cu3Ge/Ge異質結能夠有效提高單質Ge的儲鈉性能，并結合理論計算證實Cu3Ge的存在可以有效降低鈉離子遷移勢壘，促進晶體Ge的儲鈉。該異質結結構的引入對于提高具有高理論容量的合金化反應鈉離子電池負極材料如錫（Sn），銻（Sb），鉍（Bi）等提供了新思路。

商超群博士于2017年12月加入我校周國富教授研究團隊，已以華南師范大學作為第一單位、第一作者或通訊作者在Advanced Science、Small、Journal of Power Sources和Applied Surface Science等期刊發表論文26篇，以上研究成果也反映出近年來高層次人才引進與培育的顯著成效。

論文鏈接：

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202002358

（來源：華南師范大學 版權屬原作者 謹致謝意）

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