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具有超稳定储钠性能、可大批量制备的柔性薄膜材料

发布时间:2021-09-24      点击次数:303

Sn基材料具有较高的理论比容量,因此被认为是钠离子电池(SIBs)较为合适的负极材料之一,近年来逐渐成为了研究人员关注的焦点。然而,在充放电过程中,由于巨大的体积变化,Sn基材料容易发生结构破碎,循环稳定性较差。本文,陕西科技大学杨艳玲教授课题组澳大利亚南昆士兰大学陈志刚教授课题组在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊发表了“Self-Standing FilmAssembled using SnS-Sn/Multiwalled Carbon Nanotubes Encapsulated Carbon Fibers:A Potential Large-Scale Production Material for Ultra-stable Sodium-Ion BatteryAnodes"的论文。利用可以工业化大规模生产的高能球磨结合静电纺丝技术,制备了一种具有新颖结构的SnS-Sn/多壁碳纳米管@碳纤维(SnS-Sn/MCNTs@CFs)柔性薄膜材料,该材料可作为无粘合剂、自支撑、高稳定储钠性能的SIB负极材料。

 

SnS-Sn/MCNTs@CFs的三维碳纤维导电网络结构,能够有效地缩短电子/Na+的传输路径,加速反应动力学,为Na+吸收提供了丰富的活性位点。得益于这种*的结构,SnS-Sn/MCNTs@CFs柔性薄膜可直接作为SIBs的自支撑负极材料,其在0.1A  g-1电流密度下具有568 mA hg-1的高可逆容量,在高电流密度1 A g-1下经过1000次循环充放电后仍能保持稳定的359.3mA h g-1的高可逆容量。特别的,该材料的制备方法极为简单、可重复性好,易于大规模、批量化制备,具有良好的大规模应用前景。3


小结 


 


本工作开发了一种由三维导电碳纤维网络构成的柔性SnS-Sn/MCNTs@CFs薄膜,并将薄膜作为无粘结剂的具有超高循环稳定性的SIB负极材料。该薄膜不仅能有效地缩短电子/Na+的扩散路径,加快反应动力学的进行,还为电子/Na+的吸收提供了丰富的活性位点。这项工作不仅展示了SnS-Sn/MCNTs@CFs薄膜作为SIB高循环稳定性的负极材料的巨大潜力,也为今后大规模、批量化制备柔性电极提供了设计思路。



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