成果简介
双金属sbsn合金因其高理论比容量 (752mahg-1 ) 在钠离子电池 (sib) 的负极材料中脱颖而出) 和良好的导电性。然而,主要挑战是循环过程中体积变化大,导致容量快速衰减。为了解决这个问题,本文,西北大学刘肖杰、王惠等研究人员在《small》期刊发表名为“bean pod-like sbsn/n-doped carbon fibers toward a binder free, free-standing, and high-performance anode for sodium-ion batteries”的**,研究通过静电纺丝和高温煅烧还原,初步设计了独特的豆荚状自支撑膜,将sbsn点填充到包括空心碳球和氮掺杂碳纤维在内的集成碳基体中(b -sbsn/ncf)。
协同碳基体不仅提高了导电性和柔韧性,而且提供了足够的缓冲空间来缓解金属颗粒的大体积变化。更重要的是,b-sbsn/ncfs自支撑膜可以直接用作阳极,无需聚合物粘合剂和导电剂,从而提高了能量密度和反应动力学。令人满意的是,独立式 bsbsn/ncfs 膜阳极在 sib 中表现出优异的电化学性能。膜电极比容量可保持486.9mah g-1并且在 100mag-1下循环 400 次后库仑效率接近 100% 。此外,基于 b-sbsn/ncfs阳极的全电池也表现出良好的电化学性能。
图文导读
图1、a) b-sbsn/ncfs 膜的形成过程示意图;b) b-sbsn/ncfs膜的弯曲性能;c) sbsn/ncfs膜的naclo4电解质润湿行为照片。
图2、b-sbsn/ncfs膜的形态和结构表征
图3、b-sbsn/ncfs膜的表征研究
图4、sibs中所获得电极的电化学表征研究
图5、a) xrd图谱;b) tem图像;c) saed 图像;d) b-sbsn/ncfs 电极在 400 次循环后的 tem-eds元素映射;e,f) nvopf@3dc放电曲线结合 b-sbsn/ncfs充电曲线和 b-sbsn/ncfs放电曲线结合 nvopf@3dc 充电曲线;g) 全电池循环容量;h) 点亮led灯泡的照片。
小结
总之,通过静电纺丝和高温煅烧还原的简单过程,sbsn 合金被封装在包括 hcs 和氮掺杂碳纤维在内的集成碳基体中,以及豆豌豆状自支撑柔性 b-sbsn/ncfs设计了膜电极。由于工艺简单、性能优良,该材料在制备和开发柔性自支撑膜电极方**有巨大潜力,有望大规模应用于超级电容器并实现商业化发展。
文献:
https://doi.org/10.1002/smll.202107869
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