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還原氧化石墨烯包裹FeS2復(fù)合材料作為高性能鈉離子電池負(fù)極材料

更新時(shí)間:2018-04-18點(diǎn)擊次數(shù):4129

【引言】

雖然鋰離子電池被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),但是鋰資源的缺少對(duì)其發(fā)展是極大的限制,所以研究工作者著眼于占據(jù)資源優(yōu)勢(shì)的鈉離子電池。鈉離子電池由于具有成本低、儲(chǔ)量豐富、分布廣泛的特點(diǎn),將成為鋰離子電池的理想替代者。鈉離子電池主要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液等組成,其中電極材料的性能直接決定了電池的電化學(xué)性能。因此,對(duì)于鈉離子電池電極材料的研究成為了當(dāng)前研究的重點(diǎn)。FeS2的理論容量高達(dá)894 mAh/g,被視為一種非常有前景的鈉離子負(fù)極材料,但由于其電導(dǎo)率低、體積膨脹大、導(dǎo)致可逆容量低、循環(huán)穩(wěn)定性差,限制了材料的實(shí)際應(yīng)用。

【成果介紹】

王紅強(qiáng)等人發(fā)表了題為“Reduced Graphene Oxide-Wrapped FeS2 Composite as Anode for High-Performance Sodium-Ion Batteries”的文章。該文章中闡述了制備一種具有優(yōu)異電化學(xué)性能的還原氧化石墨烯包裹FeS2復(fù)合材料(FeS2/rGO)的方法。外層包裹的rGO可以提高FeS2的電導(dǎo)率、比表面積、和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。得益于兩者的復(fù)合效應(yīng),FeS2/rGO負(fù)極材料同時(shí)具備高比容量、高倍率性能、和優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性:在100 mA/g10 A/g條件下的初始放電容量分別高達(dá)1263.2344 mAh/g。循環(huán)100個(gè)周期后,放電容量仍保持在609.5 mAh/g。該方法為制造高性能金屬硫化物/rGO復(fù)合材料提供了新思路,可將其應(yīng)用于鋰離子電池或鈉離子電池。

【圖文導(dǎo)讀】

 

a) 所制備的Fe3O4Fe3O4/rGO前驅(qū)體的XRD圖。

b) Fe3O4SEM圖。

c) Fe3O4/rGOSEM圖。

d) Fe3O4/rGOTEM圖。

1

2

  1.  制備的FeS2/rGO復(fù)合材料的XRD圖。

b、c)  FeS2SEM圖像。

d)  FeS2/rGO復(fù)合材料的SEM圖像。

e、f)  FeS2/rGO復(fù)合材料的TEM圖像。

g、h) FeS2/rGO復(fù)合材料的HRTEM圖像。

i) FeS2/rGO復(fù)合材料的SAED圖。

2

3

a) FeS2FeS2/rGO復(fù)合材料的TG曲線

b) FeS2FeS2/rGO復(fù)合材料的N2吸附脫附曲線。

3

4

a) FeS2CV曲線。

b) FeS2/rGOCV曲線。

4

5

  1.  FeS2/rGO的恒流充放電曲線。
  2. FeS2FeS2/rGO復(fù)合材料的循環(huán)壽命和庫侖效率。
  3. FeS2FeS2/rGO復(fù)合材料的倍率性能。
  4. FeS2FeS2/rGO復(fù)合材料的奈奎斯特圖。

5

 6 

  1.  新鮮制備的FeS2/rGO電極的SEM圖。
  2. 100次充放電循環(huán)后FeS2/rGO電極的SEM圖。

cd) 100次充放電循環(huán)后FeS2/rGO電極的TEM圖。

 

6

 

 

文獻(xiàn):Wang Q, Guo C, Zhu Y, et al. Reduced Graphene Oxide-Wrapped FeS 2, Composite as Anode for High-Performance Sodium-Ion Batteries[J]. Nano-Micro Letters, 2018, 10(2):30.

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