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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

Figure 1.a合成CoFeS@rGO示意圖,樣品SEM圖:bFe-MOFc中空CoFe-LDHdCoFe-LDH@GO, eCoFeS@rGO

Figure 2. CoFeS@rGOFeS@rGO復合物的結構表征。a精修XRDbFe 2p XPS,cS 2p XPSdSEM-EDX元素漫譜圖,(eTEM 圖和(fSAED 

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,(fEIS,(g電容和擴散控制的貢獻比,(hCV曲線顯示表面電容貢獻能力

Figure 4. CoFeS@rGO電極的原位測量。(a原位XRDb選取XRD,(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TEMSAED

Figure 5. CoFeS@rGO||Na3V2(PO4)3/C全電池的電化學性能。(aNa||Na3V2(PO4)3/C  Na||CoFeS@rGO半電池的充放電曲線,(b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 Reductionhttps://doi.org/10.1002/aenm.201901584.

 

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