NiS₂是一种典型的黄铁矿型结构化合物，在钾化/脱钾过程中可以进行转化反应，其理论容量（约870 mAh g^-1）是石墨的三倍。因此是一种适合用来制造新型钾离子电池（PIBs）的负极材料，然而，其固有的电导率低以及钾离子/去钾离子期间的巨大体积变化等缺陷，使得NiS₂的开发和应用受到了严重阻碍。近日，武汉理工大学麦立强和王选鹏等人设计了一种自适应应变松弛的PIB负极，该负极由三维石墨烯负载的二硫化镍纳米颗粒（NiS₂/3DGO）构成。 NiS₂/3DGO的这种分层结构极大地增强了离子和电子的导电性，并可以充分利用单个纳米粒子的传输能力，有效改善了NiS₂纳米颗粒与电解质之间界面的快速伪电容过程。此外，高柔韧性和弹性的GO层可以适应NiS₂的体积变化。

文章要点：

1）作者首先通过合成二维氢氧化镍（Ni(OH)₂）微型花状前体，再经过原位硫化和自组装过程制备出微型花状NiS₂（NiS₂ MF），从而使二维Ni(OH)₂纳米片转换为NiS₂纳米粒子。随着GO的引入，NiS₂纳米颗粒优先在GO的表面成核并生长。同时，GO的多层自组装所产生的收缩力将纳米级的NiS₂颗粒牢固地锚固在GO层之间。这种独特的结构不仅提供了一个高弹性的保护层来减轻体积膨胀，而且还能稳定硫化物在电解质中的溶解。以NiS₂/3DGO为负极材料的PIBs表现出高的可逆容量（391 mAh g-1）和出色的速率行为（可以在1000 mA g-1处稳定循环）。。

2）利用先进的原位X射线衍射仪和原位拉曼技术，系统地研究了NiS₂负极在钾化/脱钾过程中的结构演变和相变机理即基于NiS₂纳米晶体的转化反应机理以及初始循环中的非晶相变，使得立方NiS₂相到K_xNiS₂中间体的部分发生了可逆转变，KxNiS2生成了Ni和K2S4。这种解释为金属硫化物的应用开辟新的思路，并为设计具有所需结构稳定性和寿命的新型电极提供了指导性建议。

Kang Han, et al, Three-Dimensional Graphene-Supported Nickel Disulfide

Nanoparticles Promise Stable and Fast Potassium Storage, Nanoscale,2020

DOI: 10.1039/D0NR01274B

https://doi.org/10.1039/D0NR01274B