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规模化合成均一Fe1-xS纳米材料及其在钠离子电池中的应用

 


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本文摘要:【章节】为填补锂离子电池在储能方向应用于的局限性,钠离子电池以其钠资源非常丰富、产于普遍和成本便宜等特点受到了人们的广泛注目,并未来将会在大规模储能领域获得应用于。

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【章节】为填补锂离子电池在储能方向应用于的局限性,钠离子电池以其钠资源非常丰富、产于普遍和成本便宜等特点受到了人们的广泛注目,并未来将会在大规模储能领域获得应用于。研发高性能负极材料对构建钠离子电池的商业化至关重要。

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在倍受注目的钠离子电池负极材料中,硫化铁具备理论容量低、高度共轭的水解还原成特性、自然资源非常丰富以及环境友好等特点,是极具潜力的新型负极材料之一。众所周知,纳米结构对于提升纳米材料的电化学性能起着至关重要的起到。然而,由于实验过程繁复,规模化制备具备类似纳米结构的纳米材料,仍然以来相当严重制约着纳米材料的实用化。

【成果概述】近日,南京航空航天大学彭生杰教授课题组通过一步硫化的方法设计制取出有合适规模化生产的形貌皆一的Fe1-xS纳米材料。作为钠离子电池负极材料,该材料展现出了出色的倍率性能和较好的循环稳定性(经过2000周循环,在10Ag-1的电流密度下,共轭容量维持亲率仍旧可以超过约100%)。动力学分析表明,赝电容的决定性起到,是该材料具备较好倍率性能的关键。

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同时,通过原位XRD密切相关,研究了Fe1-xS纳米材料的储钠机理。此外,利用Na0.6Co0.1Mn0.9O2与Fe1-xS给定包含钠离子电池仅有电池,展现出出有较高的比容量和循环稳定性(在电流密度20mAg-1时,经过100周循环,容量维持在大约380mAhg-1)。

该项工作以“Large-scalesynthesisofhighlyuniformFe1-xSnanostructuresasahigh-rateanodeforsodiumionbatteries”为题在线公开发表在期刊NanoEnergy上(2017,37,81-89)。【图文简介】图1.Fe1-xS纳米材料的物理密切相关(a,b)Fe1-xS纳米材料在有所不同缩放倍率下的扫瞄电子显微镜(SEM)图像;(c,d)Fe1-xS纳米材料的感应电子显微镜(TEM)图像,插画:电子衍射图像;(e-g)Fe1-xS纳米材料各元素的EDX面扫瞄图。图2.Fe1-xS纳米材料的电化学性能Fe1-xS纳米材料的(a)CV图;(b)充放电曲线图;(c)循环平稳曲线;(d)交流电阻图;(e)有所不同充放电倍率下循环稳定性曲线。

图3.Fe1-xS纳米材料的动力学性能Fe1-xS纳米材料的(a)倍率性能曲线;(b)适当倍率下充放电曲线;(c)有所不同扫速下的CV曲线;(d)适当水解还原成峰下的logivs.logv曲线;(e)有所不同扫速下的赝电容贡献;(f)扫速为0.5mVs-1时,CV曲线及适当赝电容所占到比例。


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