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新加坡科技設計大學Huiying Yang研究團隊–石墨烯封裝鈷-摻雜硫化鐵空心多面體用于高可逆鈉儲存

鈉離子電池(SIBs)憑其低成本和固有的安全性引起了人們極大關注。但是,發展合適的具有高倍率性能和長期循環穩定性的陽極材料是SIB在實際應用中面臨的主要挑戰。在此,設計合成了一種有效的陽極,即鈷摻雜空心硫化鐵多面體且被石墨烯包覆(命名為“CoFeS@rGO”)。這石墨烯封裝的中空復合材料保證了快速連續的電子傳輸,高Na+離子可接觸性和強結構完整性,體積膨脹率僅為14.9%,在脫鈉期間體積收縮可忽略不計。?CoFeS@rGO電極展現出高的比容量(在100 mA g-1電流密度下實現661.9 mAh g-1),出色的倍率性能,循環壽命長(在1500次循環后保留了84.8%的容量)。原位X射線衍射和選區電子衍射圖表明新型CoFeS@rGO電極是基于可逆轉化反應。更重要的是,當與Na3V2(PO43)/C陰極組裝后,全電池也表現出超強的倍率性能和很好的循環穩定性。這項工作表明了合理設計的CoFeS@rGO陽極材料非常適用于下一代高倍率性能和長期循環能力的SIBs。

新加坡科技設計大學Huiying Yang研究團隊--石墨烯封裝鈷-摻雜硫化鐵空心多面體用于高可逆鈉儲存

Figure 1.(a)合成CoFeS@rGO的示意圖,樣品的SEM圖:(b)Fe-MOF,(c)中空CoFe-LDH,(d)CoFe-LDH@GO,?(e)CoFeS@rGO。

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Figure 2.?CoFeS@rGO和FeS@rGO復合物的結構表征。(a)精修XRD,(b)Fe 2p XPS,(c)S 2p XPS,(d)SEM-EDX元素漫譜圖,(e)TEM?圖和(f)SAED?圖。

新加坡科技設計大學Huiying Yang研究團隊--石墨烯封裝鈷-摻雜硫化鐵空心多面體用于高可逆鈉儲存

Figure 3.?半電池的電化學性能。(a)恒電流充放電曲線,(b)循環性能,(c)不同電流密度下的倍率性能,(d)倍率性能比較,(e)長期循環穩定性,(f)EIS譜,(g)電容和擴散控制的貢獻比,(h)CV曲線顯示了表面電容的貢獻能力。

新加坡科技設計大學Huiying Yang研究團隊--石墨烯封裝鈷-摻雜硫化鐵空心多面體用于高可逆鈉儲存

Figure 4.?CoFeS@rGO電極的原位測量。(a)原位XRD,(b)選取XRD圖,(c)基于原位TEM表征,直徑的演變過程和體積變化,(d-h)不同嵌鈉/脫鈉時間的原位TEM和SAED。

新加坡科技設計大學Huiying Yang研究團隊--石墨烯封裝鈷-摻雜硫化鐵空心多面體用于高可逆鈉儲存

Figure 5.?CoFeS@rGO||Na3V2(PO4)3/C全電池的電化學性能。(a)Na||Na3V2(PO4)3/C?和?Na||CoFeS@rGO半電池的充放電曲線,(b)全電池的充放電曲線,(c)不同電流密度下的倍率性能,(d)循環穩定性測試。

該研究工作由新加坡科技設計大學Huiying Yang研究團隊于2019年發表在Adv. Energy Mater.期刊上。原文:In Situ Grown Monolayer N-Doped Graphene on CdS

Hollow Spheres with Seamless Contact for Photocatalytic

CO2 Reduction(https://doi.org/10.1002/aenm.201901584.)

本文來自石墨烯雜志,本文觀點不代表利特納米立場,轉載請聯系原作者。

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