Carbon：氮摻雜石墨烯包裹C2S作為鈉離子電池的高級陽極

2020-09-02 材料分析與應用

本文要點：

一種簡便的球磨方法，可將摻氮石墨烯包裹的Cu 2 S製成為SIB中的特殊陽極。

成果簡介

鈉離子電池（SIB）的研究越來越受到人們的關注，其主要原因是其性價比高。然而，由於缺乏合適的陽極，SIB受到了極大的阻礙。本文，通過一種簡單的球磨方法，將Cu2S顆粒包裹在摻氮石墨烯片上，研製出一種特殊的Cu2S基複合陽極(Cu2S@NGS)。這個Cu2S@NG複合陽極具有超長的循環壽命、高容量的超穩定循環性和優異的速率能力。Cu2S@NG複合材料的優越性能歸因於其有趣的核殼結構以及Cu2S和NG 的卓越性能。在這項研究中，發現NG殼層在改善Cu2S的性能方面具有多重優點：

（i）減少活性材料的損失；

（ii）構成穩定的界面；

（iii）提供更好的導電性和良好的離子轉移；

（iv）增強機械完整性。

此外，還闡明了不同電壓窗和原子層沉積表面塗層對進一步提高性能的重要作用。值得注意的是，利用先進的同步加速器原位X射線衍射和X射線吸附光譜揭示了Cu2S在鈉化/脫鹽過程中的電化學機理。這項工作代表了在尋找高性能陽極方面取得的重大進展。

圖文導讀

圖1。（a）Cu 2 S @ SuperP和（b）Cu 2 S @ NG電極的SEM圖像。（c）Cu 2 S @ SuperP和（d）Cu 2 S @ NG電極的形態和特性的示意圖，以進行比較。（c）開放結構的Cu 2 S @ SuperP電極，其中Cu 2 S顆粒暴露於電解質中。（b）密閉結構的Cu 2 S @ NG電極，其中Cu 2S顆粒被NG封裝，並與電解質直接接觸隔離。


圖2。半電池中Cu 2 S @ SuperP和Cu 2 S @ NG電極的電化學性能。


圖3。基於同步加速器的X射線表徵及電化學機理


圖4。改善性能的方法：縮小電壓範圍。


小結

總之，開發了Cu2S@NG採用一種簡單、可擴展的球磨方法，將Cu2S顆粒包裹在天然氣中製成SIBs複合陽極。在這項工作中，我們不僅研究了Cu 2 S作為優異的SIB陽極，從而使其具有高容量，長循環性和倍率性能，而且還展示了一種有效而簡便的方法，使用導電和封裝NG構造電極，以啟發電極工程並提高SIB陽極性能。


文獻：

Nitrogen-Doped Graphene-Wrapped Cu2S as a Superior Anode in Sodium-ion Batteries

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