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新加坡科技设计大学Huiying Yang研究团队–石墨烯封装钴-掺杂硫化铁空心多面体用于高可逆钠储存

钠离子电池(SIBs)凭其低成本和固有的安全性引起了人们极大关注。但是,发展合适的具有高倍率性能和长期循环稳定性的阳极材料是SIB在实际应用中面临的主要挑战。在此,设计合成了一种有效的阳极,即钴掺杂空心硫化铁多面体且被石墨烯包覆(命名为“CoFeS@rGO”)。这石墨烯封装的中空复合材料保证了快速连续的电子传输,高Na+离子可接触性和强结构完整性,体积膨胀率仅为14.9%,在脱钠期间体积收缩可忽略不计。 CoFeS@rGO电极展现出高的比容量(在100 mA g-1电流密度下实现661.9 mAh g-1),出色的倍率性能,循环寿命长(在1500次循环后保留了84.8%的容量)。原位X射线衍射和选区电子衍射图表明新型CoFeS@rGO电极是基于可逆转化反应。更重要的是,当与Na3V2(PO43)/C阴极组装后,全电池也表现出超强的倍率性能和很好的循环稳定性。这项工作表明了合理设计的CoFeS@rGO阳极材料非常适用于下一代高倍率性能和长期循环能力的SIBs。

新加坡科技设计大学Huiying Yang研究团队--石墨烯封装钴-掺杂硫化铁空心多面体用于高可逆钠储存

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

新加坡科技设计大学Huiying Yang研究团队--石墨烯封装钴-掺杂硫化铁空心多面体用于高可逆钠储存

Figure 2. CoFeS@rGO和FeS@rGO复合物的结构表征。(a)精修XRD,(b)Fe 2p XPS,(c)S 2p XPS,(d)SEM-EDX元素漫谱图,(e)TEM 图和(f)SAED 图。

新加坡科技设计大学Huiying Yang研究团队--石墨烯封装钴-掺杂硫化铁空心多面体用于高可逆钠储存

Figure 3. 半电池的电化学性能。(a)恒电流充放电曲线,(b)循环性能,(c)不同电流密度下的倍率性能,(d)倍率性能比较,(e)长期循环稳定性,(f)EIS谱,(g)电容和扩散控制的贡献比,(h)CV曲线显示了表面电容的贡献能力。

新加坡科技设计大学Huiying Yang研究团队--石墨烯封装钴-掺杂硫化铁空心多面体用于高可逆钠储存

Figure 4. CoFeS@rGO电极的原位测量。(a)原位XRD,(b)选取XRD图,(c)基于原位TEM表征,直径的演变过程和体积变化,(d-h)不同嵌钠/脱钠时间的原位TEM和SAED。

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Figure 5. CoFeS@rGO||Na3V2(PO4)3/C全电池的电化学性能。(a)Na||Na3V2(PO4)3/C 和 Na||CoFeS@rGO半电池的充放电曲线,(b)全电池的充放电曲线,(c)不同电流密度下的倍率性能,(d)循环稳定性测试。

该研究工作由新加坡科技设计大学Huiying Yang研究团队于2019年发表在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.)

本文来自石墨烯杂志,本文观点不代表利特纳米立场,转载请联系原作者。

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