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還原氧化石墨烯包裹FeS2復合材料作為高性能鈉離子電池負極材料

點擊次數(shù)：3846次  更新時間：2018-04-18

【引言】

雖然鋰離子電池被廣泛應用于各行各業(yè)，但是鋰資源的缺少對其發(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)勢的鈉離子電池。鈉離子電池由于具有成本低、儲量豐富、分布廣泛的特點，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性能。因此，對于鈉離子電池電極材料的研究成為了當前研究的重點。FeS2的理論容量高達894 mAh/g，被視為一種非常有前景的鈉離子負極材料，但由于其電導率低、體積膨脹大、導致可逆容量低、循環(huán)穩(wěn)定性差，限制了材料的實際應用。

【成果介紹】

王紅強等人發(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)異電化學性能的還原氧化石墨烯包裹FeS2復合材料(FeS2/rGO)的方法。外層包裹的rGO可以提高FeS2的電導率、比表面積、和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。得益于兩者的復合效應，FeS2/rGO負極材料同時具備高比容量、高倍率性能、和優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性：在100 mA/g和10 A/g條件下的初始放電容量分別高達1263.2和344 mAh/g。循環(huán)100個周期后，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復合材料提供了新思路，可將其應用于鋰離子電池或鈉離子電池。

【圖文導讀】

 圖1 ：

a) 所制備的Fe3O4和Fe3O4/rGO前驅(qū)體的XRD圖。

b) Fe3O4的SEM圖。

c) Fe3O4/rGO的SEM圖。

d) Fe3O4/rGO的TEM圖。

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圖2：

  1.  制備的FeS2/rGO復合材料的XRD圖。

b、c)  FeS2的SEM圖像。

d)  FeS2/rGO復合材料的SEM圖像。

e、f)  FeS2/rGO復合材料的TEM圖像。

g、h) FeS2/rGO復合材料的HRTEM圖像。

i) FeS2/rGO復合材料的SAED圖。

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圖3：

a) FeS2和FeS2/rGO復合材料的TG曲線

b) FeS2和FeS2/rGO復合材料的N2吸附—脫附曲線。

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圖4：

a) FeS2的CV曲線。

b) FeS2/rGO的CV曲線。

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圖5：

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

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 圖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。

c、d) 100次充放電循環(huán)后FeS2/rGO電極的TEM圖。

 

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文獻：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.