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Advanced Energy Materials2019,9,1901093-Co2(OH)2CO3-GO锂钠离子电池
zsqxinghe 2020-2-8 11:19
Advanced Energy Materials: 氨基酸功能化氧化石墨烯模板法控制生长超薄Co2(OH)2CO3纳米片实现高效储锂/储钠 https://www.materialsviewschina.com/2019/07/38518/ 【Co2(OH)2CO3】AEM-aenm.201901093.pdf 2019AEM-SI-Co2(OH)2CO3-LIB-SIB.pdf
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超轻+高比容!SnS2@GO无纺布无粘结剂钠电负极材料
nanomicrolett 2019-9-9 22:12
Rational Design of Layered SnS2on Ultralight Graphene Fiber Fabrics as Binder-Free Anodes for Enhanced Practical Capacity of Sodium-Ion Batteries ZonglingRen, JieWen, WeiLiu, XiaopingJiang, YanhengDong, XiaolongGuo, QiannanZhao, GuipengJi, RonghuaWang, NingHu, BaihuaQu and Chaohe Xu Nano-Micro Lett. (2019) 11: 66 https://doi.org/10.1007/s40820-019-0297-6 ▍ 本文亮点 ▍ 1 合成了层状/还原石墨烯纤维复合纤维无纺布作为无粘结剂电极。 2 超轻质的石墨烯纤维无纺布可以将电极中活性材料的实际质量占比增加到67.2%,远高于使用Cu或Al箔作为集流体的浆料涂覆电极。 3 基于电极的实际比容量可达到538mAh/g,同样优于浆料涂覆电极。 ▍ 内容简介 ▍ 重庆大学徐朝和研究员团队与厦门大学瞿佰华团队合作 ,通过电极结构设计并以降低非活性物质在电极中的质量占比为目标,使用超轻质石墨烯纤维无纺布作为钠离子电池负极的导电骨架和柔性集流体,最终显著提升了电极的实际比容量。本论文的第一作者为硕士研究生任宗翎同学。 采用 湿 法纺丝和抽滤组装的方法 制成柔性多孔的氧化石墨烯纤维膜(GOF),再以GOF为基底、采用水热法在GOF中的GO表面原位生长SnO 2 纳米晶,经高温原位硫化转化后得到层状SnS 2 纳米片负载还原石墨烯纤维复合无纺布结构(rGF)作为钠离子电池的柔性负极。 因rGF中纤维之间的交联融合,所构建的SnS 2 /rGF 电极具有多孔、连续的导电网络 。而SnO 2 纳米晶原位硫化转化成SnS 2 的过程可以 保留原位生长时纳米晶与石墨烯之间的强界面结合 。 因此,所构建的无粘结剂柔性钠离子电池负极在0.5 A/g时经500次循环后的容量保持率达500 mAh/g,库伦效率接近100%。而且,SnS 2 活性物质在电极中的质量占比高达67.2%,远高于使用商用Cu箔、Al箔或碳布作为电极集流体。这充分说明 rGF的超轻质特性和三维连续多孔导电骨架结构非常适合作为无粘结剂的钠离子电池柔性负极 。 / 研究背景 / 近年来,柔性储能器件逐渐成为电子设备柔性化的关键挑战之一。对于柔性储能器件而言,其核心在于其储能电极的柔性化,即研发具有优异电化学性能的柔性电极。目前,多数柔性电极通过将活性材料涂覆到商用铜箔、铝箔或柔性碳布上,亦或是原位生长到碳布上,这些策略的不足在于,电极中的活性材料的实际质量占比非常低,即非活性组分的质量占比很高,目前的研究论文中高达70%以上,不利于提升柔性电极的实际比容量。因此,针对这一问题,本论文提出引入超轻质的多孔导电碳骨架作为柔性电极骨架,以实现电极实际比容量大幅提升的目的,最终促进柔性储能电池电化学性能的改善。 ▍ 图文导读 ▍ ▍ SnS 2 @rGF复合无纺布的合成 采用湿法纺丝和抽滤组装法制备GOF,再使用水热法和高温硫化转化法合成SnS2@rGF复合无纺布,如图1所示。 图1 (a)使用湿法纺丝制备轻质石墨烯纤维无纺布及生长层状SnS2纳米片的合成示意图;(b,c) SnS2@rGF复合无纺布的光学照片。 ▍ SnS2@rGF的SEM/TEM结构表征 SEM和TEM结果显示,所得的SnS2@rGF复合无纺布呈现多孔结构,纤维间发生了一定的交联,因此有利于获得结构稳定、导电优良的柔性电极骨架;高倍SEM和TEM显示SnS2为纳米片状结构,如图2所示。 图2 SnS2@rGF复合无纺布的(a, b)低倍和(c)高倍SEM照片; (d)TEM照片; (e)HRTEM照片以及EDX元素扫描图谱。 ▍ SnS2@rGF复合无纺布的XRD、Raman及XPS表征结果 XRD结果显示高温硫化可将SnO2纳米晶原位转化成SnS2,XPS显示除Sn-S键外,还出现了部分Sn-C键,说明SnS2同石墨烯骨架存在较强的化学作用,有利于载流子的界面传输。 图3 (a)SnO2@rGF和SnS2@rGF复合无纺布的XRD图; (b)GOF和SnS2@rGF复合无纺布的Raman图谱; SnS2@rGF复合无纺布的XPS图谱图: (c)XPS全谱, (d)C1s窄谱, (e)S2p窄谱和(f) Sn3d窄谱。 ▍ SnS2@rGF复合无纺布的电化学性能 SnS2@rGF复合无纺布作为钠离子电池负极时,其在0.5 A/g时经500次循环后的容量保持率达500 mAh/g,库伦效率接近100%。而且,SnS2活性物质在电极中的质量占比高达67.2%,远高于使用商用Cu箔、Al箔或碳布作为电极集流体。 图4 SnS2@rGF复合无纺布的电化学性能, (a)CV曲线, (b)恒流充放电曲线, (c)倍率性能,(d)不同电流密度下的循环性能, (e)长循环性能和(f)与商用碳布、Al箔及铜箔的电极质量占比对比图。 作者简介 徐朝和 研究员,博士生导师 重庆大学航空航天学院 ▍ 主要研究领域 研究方向为纳米碳材料的微结构设计与应用、固态电解质的固态界面、锂/钠离子电容器及柔性储能器件以及金属-空气电池、锂-硫电池、锂电池等新型化学电源等。 ▍ 主要研究成果 迄今,已发表学术论文60余篇,他引2900余次,承担多个国家和省部级科研项目。E-mail: xche@cqu.edu.cn 瞿佰华 副教授,硕士生导师 厦门大学萨本栋微纳米科学研究技术研究院 ▍ 主要研究领域 研究方向为新型钠离子(金属)电池、室温钠硫电池,锂离子电池等。 ▍ 主要研究成果 已在Advanced Materials, Journal of Power Sources 等材料及电化学能源期刊上发表SCI论文50余篇,论文SCI总引2600余次。E-mail: bhqu@xmu.edu.cn 相关阅读 钠离子电池 ·往期回顾 👇 1 钠电+柔性!3D层级结构Sn/CNFs@rGO结构柔性电极的储钠性能 2 储“锂”又储“钾”!生物质衍生的多核壳氮掺杂Fe2N@N-CFBs复合材料 3 钠电新进展!共轭微孔聚合物衍生的「硫掺杂多孔碳」提升储钠性能 关于我们 Nano-Micro Letters是上海交通大学主办的英文学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯,在Springer开放获取(open-access)出版。可免费获取全文,欢迎关注和投稿。 E-mail: editorial_office@nmletters.org Tel: 86-21-34207624
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钠电+柔性!3D层级结构Sn/CNFs@rGO结构柔性电极的储钠性能
nanomicrolett 2019-9-9 22:05
Flexible Conductive Anodes Based on 3D Hierarchical Sn/NS‑CNFs@rGO Network for Sodium‑Ion Batteries Linqu Luo, Jianjun Song*, Longfei Song, Hongchao Zhang, Yicheng Bi, Lei Liu, Longwei Yin, Fengyun Wang*, and Guoxiu Wang* Nano-Micro Lett. (2019) 11: 63 https://doi.org/10.1007/s40820-019-0294-9 ▍ 本文亮点 ▍ 1 将Sn量子点包裹在N和S共掺杂的碳纳米纤维中,并在纤维表面包覆还原的氧化石墨烯(Sn/NS‑CNFs@rGO),用于钠离子电池柔性负极。 2 Sn/NS‑CNFs@rGO柔性负极表现出优越的长循环稳定性和高倍率性能。 ▍ 内容简介 ▍ 青岛大学特聘教授宋建军、王凤云和悉尼科技大学汪国秀教授合作,报道了一种简易的方法制备三维层级结构的Sn/NS‑CNFs@rGO柔性钠离子电池负极材料,并对其电化学性能进行了系统地测试和分析。青岛大学罗麟氍硕士为本论文的第一作者。 将静电纺丝、真空抽滤和高温碳化 三种工艺相结合,先将Sn量子点包裹在N和S原子共掺杂的碳纳米纤维中,再将rGO包覆在Sn/NS‑CNFs表面。该种独特的复合材料Sn/NS‑CNFs@rGO不仅确保了 较短的钠离子和电子传输距离 ,而且具有 较高的导电性和更多的电化学活性位点 ,且可直接用作离子电池的柔性自支撑负极,有利于提高电池的能量密度。 / 研究背景 / 钠离子电池(SIBs)具有能量密度高、资源丰富易得等优点,在大规模能量存储器件和智能电网领域已经吸引了越来越多的关注。金属锡(Sn)具有较高的理论容量,环境友好且成本低廉。但是,Sn与Na反应过程中巨大的体积形变(~520%)会造成容量的迅速衰减。 将Sn的尺寸减小到纳米尺度可以有效缓解反应过程中的机械应力,避免活性物质粉碎,而且可以缩短钠离子的传输距离。利用碳材料与Sn复合,可以有效缓解体积膨胀并抑制Sn纳米颗粒的聚集。 其中,一维的碳纳米纤维不仅具有尺寸均一,离子和电子传输路径短,抗应变能力好等优点,还被视为构筑电化学存储器件多维度多功能电极材料的理想结构单元。二维还原氧化石墨烯(rGO)具有较大的比表面积、优越的电子导电性和机械柔性等优点,rGO作为导电基体和柔性结构支撑材料已被广泛应用于储能器件领域。此外,N、S等杂质原子掺杂也可以显著提高碳基材料的储钠性能。 ▍ 图文导读 ▍ ▍ 三维层级结构Sn/NS‑CNFs@rGO柔性电极的制备过程示意图 通过简单的静电纺丝、真空抽滤和高温碳化相结合,制备出Sn/NS‑CNFs@rGO柔性自支撑薄膜,如图1所示,该结构具有良好的柔性,可直接作为钠离子电池的负极材料。 图1 三维层级结构柔性电极的制备过程示意图。 ▍ 微观形貌表征 将Sn/N-CNFs和Sn/NS‑CNFs@rGO进行了微观形貌表征,通过对比可得出,rGO主要有三部分作用:作为壳包覆在Sn/NS-CNFs表面;作为导电“桥梁”将Sn/NS-CNFs相互连接;rGO膜还可作为导电集流体。 图2 Sn/N-CNFs的SEM图(a)(b), TEM图(c)和(d); Sn/NS‑CNFs@rGO的SEM图(e)(f), TEM图(g)(h), 材料中的元素分布图(i)。 ▍ 物相结构分析 通过XRD、拉曼光谱、XPS的表征可以得出,XRD图谱中出现了rGO的衍射峰,XPS可证明N和S原子成功掺入碳纳米纤维中。 图3 Sn/N-CNFs, Sn/NS‑CNFs, Sn/N-CNFs@rGO, Sn/NS‑CNFs@rGO的XRD图谱(a)和拉曼光谱(b); Sn/NS‑CNFs@rGO中Sn 3d(c), C 1s(d), N 1s(e)和S 2p(f)的XPS图谱。 ▍ 电化学性能分析 通过制备纽扣电池并测试电化学性能,如图4所示。可以看出,无论是比容量、倍率特性和长循环性能,Sn/NS‑CNFs@rGO电极的电化学性能均为最佳。 图4 Sn/NS‑CNFs@rGO的(a)循环伏安曲线,取前3圈循环,扫描速度为0.2 m/s;(b)充放电曲线,电流密度为100 mA/g, 电压区间为0.01-2.0 V;Sn/N-CNFs,Sn/NS‑CNFs,Sn/N-CNFs@rGO,Sn/NS‑CNFs@rGO在100 mA/g电流密度下的循环性能(c),不同电流密度下的倍率性能(d);(e)Sn/NS‑CNFs@rGO在不同电流密度下的充放电曲线;(f)Sn基钠离子电池负极材料的电化学性能比较;(g)Sn/NS‑CNFs@rGO在1000 mA/g电流密度下的长循环性能。 ▍ Sn/NS‑CNFs@rGO电极反应动力学分析 通过电极反应动力学过程分析,计算了不同扫速下的赝电容贡献,结果表明赝电容电流在总电流中占主要贡献。 图5 (a)不同扫描速度下的CV曲线;(b)(logi) 和 (log υ)之间的关系图;(c)4mV/s扫速下的伏安响应图;(d)不同扫速下的赝电容贡献图。 ▍ Sn/NS‑CNFs@rGO电极的结构表征和储钠机理 为了证明Sn/NS‑CNFs@rGO电极的结构稳定性,将3 A/g电流密度下循环1000圈后的电极进行了SEM和TEM的表征。Sn/NS‑CNFs@rGO依然能保持最初完整的形貌,没有出现明显的粉碎现象,保证了电极结构的稳定性。 Sn/NS‑CNFs@rGO优越的电化学性能可归因于以下几个方面,首先,Sn量子点可以缩短钠离子和电子的传输路径,提高活性物质的利用率;其次,rGO可以提高电极的导电性,增强电极结构的稳定性,并且可作为集流体和电子、离子传输的“桥梁”;另外,N和S的掺杂进一步创造了更多的缺陷以存储钠离子。 最终,三维Sn/NS‑CNFs@rGO中各组分的协同作用使其具有优越的电化学性能。 图6 Sn/NS‑CNFs@rGO在3 A/g电流密度下的循环1000圈后的SEM图(a)(b),TEM图(c)(d);(e)Sn/NS‑CNFs@rGO的电子传输和储钠机理。 作者简介 宋建军 (本文通讯作者) 青岛大学特聘教授 ▍ 主要研究领域 主要研究方向为能源存储领域的纳米材料制备与应用。 ▍ 主要研究成果 迄今为止,在Energy Storage Materials, Journal of Materials Chemistry A, Nano-Micro Letters, ACS Applied Materials Interfaces, Journal of Power Sources等国际权威期刊上发表SCI论文30余篇。 王凤云 (本文通讯作者) 青岛大学特聘教授 ,硕士生导师 ▍ 主要研究领域 主要从事低维半导体纳米材料、碳材料等的设计、合成、表征以及在高性能场效应晶体管、光电探测器、气体探测器及储能器件领域的应用研究。 ▍ 主要研究成果 已在Advanced Materials, ACS Nano, Nano Research, Nanoscale, Journal of Materials Chemistry A等国际顶级期刊上发表SCI论文60余篇,授权国家发明专利3项。主持国家、省级等项目6项,山东省属优青项目资助。2014年获山东省自然科学二等奖(第二位)和山东高等学校优秀科研成果三等奖(第二位)各1项,2013年获第九届青岛市青年科技奖。 汪国秀 (本文通讯作者) 悉尼科技大学特聘教授 ▍ 主要研究领域 主要从事新能源材料的开发与应用,研究方向包括锂离子电池,钠离子电池,钾离子电池,锂空电池,锂硫电池,超级电容器,并且对储氢及生物医药有所涉及。 ▍ 主要研究成果 已在Nature Catalysis, Nature Communication, Angewandte Chemie International Edition, Advanced Materials, Journal of the American Chemical Society, Joule, Chem, Nano Letters, ACS Nano, Nano Energy等国际顶级期刊发表SCI论文400余篇,被引用25000余次,H因子82。 相关阅读 钠电进展 ·往期回顾 👇 1 储“锂”又储“钾”!生物质衍生的多核壳氮掺杂Fe2N@N-CFBs复合材料 2 钠电新进展!共轭微孔聚合物衍生的「硫掺杂多孔碳」提升储钠性能 关于我们 Nano-Micro Letters是上海交通大学主办的英文学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯,在Springer开放获取(open-access)出版。可免费获取全文,欢迎关注和投稿。 E-mail: editorial_office@nmletters.org Tel: 86-21-34207624
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钠电新进展!共轭微孔聚合物衍生的「硫掺杂多孔碳」提升储钠性能
nanomicrolett 2019-8-19 15:15
High-Performance Na-Ion Storage of S-Doped Porous Carbon Derived from Conjugated Microporous Polymers Yuquan Li, Bin Ni, Xiaodan Li, Xianghui Wang*, Dafeng Zhang, Qingfei Zhao, Jinliang Li*, Ting Lu*,Wenjie Mai and Likun Pan Nano-Micro Lett. (2019) 11: 60 https://doi.org/10.1007/s40820-019-0291-z 本文亮点 1 合成了共轭微孔聚合物衍生的硫掺杂碳,并用于钠离子电池。 2 硫掺杂碳电极在50 mA/g电流密度下展示出440 mAh/g的高比容量以及优越的循环性能。 3 运用非原位XPS表征来阐明硫掺杂碳的电化学反应过程。 内容简介 华东师范大学陆婷、暨南大学黎晋良 等团队合作,报道了一种通过简易策略制备硫掺杂多孔碳的方法,并展示出良好的储钠性能。(李聿铨博士为本论文的第一作者) 采用热解噻吩基共轭聚合物,将其作为前驱体和掺杂的硫源,而无需再额外引入硫源。直接碳化的聚合物样品产生了多孔结构的硫掺杂碳材料。 用于钠离子电池负极时,在50 mA/g电流密度下循环100次后具有440 mAh/g的可逆比容量,以及优越的倍率特性和循环寿命(在500 mA/g电流密度下循环1000次仍有297 mAh/g的可逆比容量),超过了现有报道的的硫掺杂碳材料。其卓越的性能归因于硫掺杂后扩大了晶格间距。并且,非原位XPS测试也解释了钠离子嵌入-脱出过程中的电化学反应过程。 本文期望通过经济、绿色、环保的方法,制备出真正能适用于实际生产应用的钠离子电池负极材料,推进钠离子电池的产业化。 研究背景 近年来,由于便携式电子器件和电动交通工具的蓬勃发展,锂离子电池受到了广泛关注。然而,锂离子电池的大量使用却造成了锂资源的短缺。 钠离子电池由于钠元素的低成本和环境友好性,被认为是锂离子电池的潜在替代者。然而,钠离子的半径要比锂离子的大,因而钠离子在钠电体系中的扩散动力学过程十分缓慢。所以,寻求一种合适的材料用于钠离子的嵌入和脱出,显得十分重要。 碳材料由于具有广泛的丰度,良好的导电性和优异的循环稳定性受到了广泛关注,但是其可逆容量一般较低。引入杂环原子,如硫等,可以修饰碳材料的结构并增强其导电性。同时硫掺杂已经被证明了能够通过产生缺陷、孔洞和增加层间间距来提升储钠性能。 此外,共轭微孔聚合物由轻量级的元素组成,并由固有的π共轭和强共价键链接,引起了科研人员的广泛关注。其合适的多孔结构内和杂环原子掺杂程度可以分别通过多孔结构和官能团来调节,是原位杂环原子掺杂的理想载体。 图文导读 ▍ 不同温度退火下形成的硫掺杂碳的表征 采用热解法直接对共轭微孔聚合物进行碳化和硫化,如图1所示。采用该方法直接硫化,增大了材料的层间间距。 图1 (a) SC-600,(b) SC-700, (c) SC-800, (d) SC-900的扫描电镜图,插图为对应的放大图像,(e)SC-800的EDS图,(f) SC-800的高分辨透射电镜图,插图为对应的平均晶格间距图。 通过不同温度退火下的硫掺杂碳的表征对比,可以得知随着温度的增加,硫掺杂碳的缺陷程度增加,产生了更多的活性位点用于钠离子存储。 图2 不同温度退火下硫掺杂碳的 (a) XRD图和 (b) 拉曼光谱图;(c) SC-800的 XPS C1s图谱,不同温度退火下硫掺杂碳的 (d) XPS S2p图谱,(e) 氮气吸附等温线图和 (f) 孔径分布图。 ▍ 硫掺杂碳的储钠机制 根据以往文献报道,猜测该材料的储钠机制如下:硫原子的引入增大了碳材料本身较小的晶格间距,因而在嵌钠的过程中,钠离子吸附在层碳材料的层与层之间,从而提升了材料的可逆比容量。 图5 硫掺杂碳材料的一种可能的储钠机制。 ▍ 首次充放电循环过程中不同充放电状态下的非原位XPS测试 通过测定Na 1s、C 1s和S 2p的变化,可以看出钠离子其充放电过程中具有较好的可逆性,表明其嵌钠-脱钠过程是可逆的;此外,噻吩硫转变成氧化硫,C-S键发生偏移,说明了其独特的电化学反应过程。 图6 非原位XPS测试的 (a) 对应的电压状态,(b)Na 1s,(c) C 1s和S 2p的XPS图谱。 作者简介 黎晋良 (本文通讯作者) 博士后 暨南大学物理系 ▍ 主要研究领域 高性能钠/钾离子电池关键电极材料 ▍ 主要研究成果 相关工作获得国家基金委青年项目、中国博士后面上项目、中国博士后特别资助项目的支持。 迄今为止,已在Nano Energy, J. Mater. Chem. A, ACS Appl. Mater. Interfaces, Chem.Eng. J.等国际权威期刊上发表SCI论文46篇,论文总引用次数为993次,H因子为19。 E-mail: lijinliang@email.jnu.edu.cn 王向晖 (本文通讯作者) 副教授,硕士生导师 华东师范大学 物理与材料科学学院 ▍ 主要研究领域 生物电磁学与生物材料学,材料研究方面主要包括纳米功能材料、人体植入材料和电磁防护材料。 ▍ 主要研究成果 已在国内外发表学术文章50余篇,承担多个国家级科研项目。 E-mail: xhwang@phy.ecnu.edu.cn 陆婷 (本文通讯作者) 华东师范大学物理与材料科学学院工程师 ▍ 主要研究领域 能源存储与转化领域的纳米材料制备与应用。 ▍ 主要研究成果 迄今为止,以第一作者/通讯作者在国内外期刊上Journal of Materials Chemistry A,Electrochimica Acta,ACS SustainableChemistry Engineering.等国际权威期刊上发表SCI论文20余篇。 E-mail: tlu@phy.ecnu.edu.cn 相关阅读 钠离子电池 ·往期回顾 👇 1 高倍率长循环钠离子电池负极材料:SnS2@CoS2–rGO复合纳米结构 2 氮掺杂TiO2-C复合纳米纤维:高容量长寿命钠离子电池负极材料 3 综述 | 核-壳纳米结构:高性能锂/钠离子电池负极材料 关于我们 Nano-Micro Letters是上海交通大学主办的英文学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯,在Springer开放获取(open-access)出版。可免费获取全文,欢迎关注和投稿。 E-mail: editorial_office@nmletters.org Tel: 86-21-34207624
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荐读 | 钠离子电池负极材料
nanomicrolett 2019-5-6 21:34
1 ONE ▎ 高性能钠离子电池负极材料:rGO@FeS2复合材料 (👈点击阅读更多) Reduced Graphene Oxide-WrappedFeS2Composite as Anode for High-Performance Sodium-Ion Batteries Qinghong Wang, Can Guo, Yuxuan Zhu, Jiapeng He, Hongqiang Wang Nano-Micro Lett. (2018) 10: 30 https://doi.org/10.1007/s40820-017-0183-z 河北大学王红强课题组 制备了一种具有优异电化学性能的还原氧化石墨烯包裹FeS 2 复合材料(FeS 2 /rGO)。外层包裹的rGO可以提高FeS 2 的电导率、比表面积、和结构稳定性。 2 TWO ▎ 高倍率长循环钠离子电池负极材料:SnS2@CoS2–rGO复合纳米结构 (👈点击阅读更多) Improved Electrochemical Performance Based on NanostructuredSnS2@CoS2–rGOComposite Anode for Sodium-Ion Batteries Xia Wang(王霞), Xueying Li, Qiang Li, Hongsen Li, Jie Xu, Hong Wang, Guoxia Zhao, Lisha Lu, Xiaoyu Lin, Hongliang Li, Shandong Li(李山东) Nano-Micro Lett.(2018) 10:46 DOI:10.1007/s40820-018-0200-x 青岛大学李山东和王霞 等人用简便的水热合成组装了SnS2纳米片、CoS2纳米颗粒和rGO,制备了一种SnS2@CoS2-rGO花簇状小球。 这种复合材料优势互补,提供了高电导率和充分的电子传输路径,作为钠电负极材料显示出优异的倍率和循环性能。 3 THREE ▎ 新型钠离子电池负极—Bi2Se3/C纳米复合材料 (👈点击阅读更多) Bi2Se3/C Nanocomposite as a New Sodium-Ion Battery Anode Material Lixin Xie, Ze Yang, Jingying Sun, Haiqing Zhou, Xiaowei Chi, Hailong Chen, Andy X.Li, Yan Yao, Shuo Chen Nano-Micro Lett.(2018) 10:50 DOI:10.1007/s40820-018-0201-9 休斯顿大学Shuo Chen和YanYao 等人用简单的高能球磨法合成了Bi2Se3/C纳米复合材料。 将其用于SIBs负极材料,表现出优异的循环性能和倍率性能:0.1 A/g下初始可逆容量高达527mAh/g;循环100次后仍能达到89%。 关于我们 Nano-Micro Letters是上海交通大学主办的英文学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯,在Springer开放获取(open-access)出版。可免费获取全文,欢迎关注和投稿。 E-mail: editorial_office@nmletters.org Tel: 86-21-34207624
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氮掺杂TiO2-C复合纳米纤维:高容量长寿命钠离子电池负极材料
nanomicrolett 2019-5-5 22:12
Nitrogen-Doped TiO 2 -C Composite Nanofibers with High-Capacity and Long-Cycle Life as Anode Materials for Sodium-Ion Batteries Su Nie, Li Liu*(刘黎), Junfang Liu, Jianjun,Xie, YueZhang, Jing Xia, Hanxiao Yan, Yiting Yuan, Xianyou Wang Nano-Micro Lett. (2018) 10:71 DOI:10.1007/s40820-018-0225-1 本文亮点 1 以绿色、廉价的尿素作为氮源和造孔剂,采用静电纺丝法成功地制备了具有高比表面积的氮掺杂TiO 2 -C复合纳米纤维。 2 氮掺杂TiO 2 -C复合纳米纤维作为钠离子电池负极材料展现了优异的电化学性能。 3 通过赝电容和钠离子扩散系数计算及XPS分析,解释了产生优异电化学性能的原因。 内容简介 环境友好、低成本、高性能、制备工艺简单是新能源电极材料进行商业化应用的重要前提。设计与构筑氮掺杂碳型复合电极材料,是一种提高电极材料导电性的有效方法。 然而,制备氮掺杂碳的传统方法大多需使用 有毒气体 (如N2/NH3混合气)在严苛的条件下将碳材料氮化,且 氮化往往仅能发生在表面 ,或采用 相对昂贵的富氮材料 (如盐酸多巴胺等)高温碳化作为碳源,因此很难满足其生产要求。 湘潭大学刘黎教授 等人 以廉价、无毒的尿素作为作为氮源和造孔剂,利用简单的静电纺丝方法,成功制备出氮掺杂TiO2-C复合纳米纤维。 分析表明,碳纳米纤维中成功地掺杂了氮,且复合材料具有大的比表面积,从而有效提高了材料的 钠离子扩散系数和赝电容 对电化学性能的贡献。 氮掺杂TiO2-C复合纳米纤维作为钠电池负极材料,显示出了高的比容量、优异的循环性能与倍率性能,0.05 A/g下具有265.8 mAh/g左右的高放电容量,在5A/g的高电流密度下,循环2000次后放电容量仍有118.1 mAh/g且几乎没有衰减。 图文导读 1 TiO 2 -C NFs 和TiO 2 /N-C NFs的形貌表征 图2. a) TiO 2 -C NFs,b) TiO 2 /N-C NFs 的SEM图;c) TiO2-C NFs,d) TiO2/N-C NFs的TEM图;e) TiO 2 /N-C NFs的EDS元素(C、N、Ti和O)面分布图,f) HRTEM图。 2 TiO 2 -C NFs 和TiO 2 /N-C NFs的循环性能 图3. a) 在1 A/g电流密度下,TiO 2 -C NFs,TiO 2 /N-CNFs的循环性能; b) 电流密度在1 A/g时TiO 2 /N-C NFs电极的充放电曲线;c) 在0.05-5 A/g电流密度下,TiO 2 -CNFs,TiO 2 /N-C NFs电极的倍率性能;d) 在0.05-5 A/g电流密度下,TiO 2 /N-C NFs电极的充放电曲线;e) 在5 A/g电流密度下,TiO 2 /N-C NFs电极的循环性能。 3 不同氮含量 下的 TiO2/N–C NFs 图6. a-c)加入不同含量尿素制得的三个TiO 2 /N-C NFs样品的N 1s谱图;d)不同TiO 2 /N-CNFs样品的各种氮种类含量比例图;d) 不同氮种类存在示意图。 作者简介 主要研究方向: 电化学、新能源材料、绿色电源的研发。主要围绕高性能锂离子电池、钠离子电池、超级电容器等电极材料的设计合成、储能机制进行研究。 个人主页: http://hxxy.web.xtu.edu.cn:8081/teacher.aspx?id=146 相关阅读 1 高性能钠离子电池负极材料:rGO@FeS2复合材料 2 高倍率长循环钠离子电池负极材料:SnS2@CoS2–rGO复合纳米结构 3 新型钠离子电池负极—Bi2Se3/C纳米复合材料 关于我们 Nano-Micro Letters是上海交通大学主办的英文学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯,在Springer开放获取(open-access)出版。可免费获取全文,欢迎关注和投稿。 E-mail: editorial_office@nmletters.org Tel: 86-21-34207624
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新型钠离子电池负极—Bi2Se3/C纳米复合材料
nanomicrolett 2019-4-19 09:18
【引言】 钠离子电池 由于其原料丰富且价格低廉引起了人们的广泛关注。然而,高能密度负极材料的缺乏阻碍了SIBs的进一步发展。 合金类负极材料 ,如Sn, Sb, Bi等与Na + 形成的合金具有较高的理论电容比(300mAh/g),远高于碳基和Ti基材料。但是,较大的体积膨胀是这些金属与Na + 合金时的主要问题。而Bi与Na + 合金时体积膨胀较小,因此各种Bi基化合物被用于储能研究。 Bi 2 Se 3 具有较高的理论体积电容量(3667mAh/cm 3 )和本征导电性,Bi 2 Se 3 已被用于锂离子电池并表现出优异的电化学储能特性。然而,Bi 2 Se 3 用于SIBs负极材料的研究还未见报道。 本文亮点 1 研究了一种新型钠离子电池(SIBs)负极材料Bi 2 Se 3 。 2 详细研究了负极材料Bi 2 Se 3 的嵌钠-脱钠机制。 3 Bi 2 Se 3 /C纳米复合电极具有优异的循环稳定性。 内容简介 休斯顿大学的Shuo Chen和 Yan Yao 等人用简单的高能球磨法合成了 Bi 2 Se 3 /C纳米复合材料 。将其用于SIBs负极材料,表现出优异的循环性能和倍率性能:0.1 A/g下初始可逆容量高达527mAh/g;循环100次后仍能达到89%。该研究为进一步开发优异的SIBs负极材料提供了新思路和新方法。 图文导读 1 Bi 2 Se 3 和Bi 2 Se 3 /C结构和形貌 XRD图谱显示球磨Bi 2 Se 3 和Bi 2 Se 3 /C均为三斜晶系,用C球磨6小时后,Bi 2 Se 3 /C的峰变宽,表明形成了较小的纳米晶体。 SEM图和TEM图进一步显示,由于C的分离作用使得Bi 2 Se 3 /C纳米复合材料与纯Bi 2 Se 3 /相比,粒径更小。 2 Bi 2 Se 3 /C 电极 的电化学性能 CV曲线的良好重叠性表明Bi 2 Se 3 /C电极高度可逆的Na + 存储动力学。 Bi 2 Se 3 和Bi 2 Se 3 /C的CV曲线具有相同的特征,这说明C的加入不影响Bi 2 Se 3 的硫化过程(见图a)。 图d表明Bi 2 Se 3 /C作为SIBs负极材料具有优良的倍率性能。 3 Bi 2 Se 3 /C 和 Bi 2 Se 3 电极的反应动力学 通过电化学阻抗(EIS)图谱揭示了Bi 2 Se 3 和Bi 2 Se 3 /C电极的反应动力学,Bi 2 Se 3 /C电极的Rct从661.4降至81.4Ω,而Bi 2 Se 3 电极在循环后Rct会增加;Bi 2 Se 3 电极的Rf增加了19.9Ω,这远高于Bi 2 Se 3 /C的6.8Ω。图b-d表明快电容过程发生在储Na + 期间,从而使Bi 2 Se 3 /C电极具有较高额定容量。 作者简介 研究领域: 纳米材料的合成及其原位和非原位检测; 纳米材料在热能和电化学能量转化及储存方面的应用。 主页链接: http://www.uh.edu/nsm/physics/people/profiles/shuo-chen/ 研究领域: 能量储存与转化装置; 高能密度锂离子电池、太阳能电池和催化剂纳米材料。 主页链接: http://yaoyangroup.com/ 相关阅读 1 Si-Fe-Mn纳米合金电极 :材料工程与优化提升锂电池性能 2 NML研究论文 | 高性能钠离子电池负极材料: rGO@FeS2复合材料 3 碳纤维表面生长 SnO2纳米花 :高性能锂电/钠电负极材料 关于我们 Nano-Micro Letters是上海交通大学主办的英文学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯,在Springer开放获取(open-access)出版。可免费获取全文,欢迎关注和投稿。 E-mail: editorial_office@nmletters.org Tel: 86-21-34207624
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高倍率长循环钠离子电池负极材料:SnS2@CoS2–rGO复合纳米结构
nanomicrolett 2019-4-19 00:34
【引言】 钠资源储量丰富、价格低廉、还原电势适当, 钠离子电池(SIBs) 越来越受到人们的关注。与锂离子电池(LIBs)相比,钠离子半径较大,反应动力学较低,使得SIBs的比容量、循环性能和倍率性能与LIBs之间存在一定差距。 金属硫化物 具有优异的电化学性能,在SIBs负极材料方面具有应用潜力。例如,二维层状的SnS 2 具有较大的层间距,在充放电过程中为钠离子的嵌入-脱出提供了有效的空间;CoS 2 成本低且循环稳定性好。另一方面,金属硫化物的内在电导率较低,体积膨胀明显,导致其倍率性能和循环稳定性不佳。 本文亮点 1 用简单的水热方法合成了花簇状SnS 2 @CoS 2 -rGO复合纳米结构 2 基于此复合纳米材料的钠离子电池负极具有优异的倍率性能和循环稳定性 内容简介 青岛大学李山东和王霞 等人用简便的 水热合成 组装了SnS 2 纳米片、CoS 2 纳米颗粒和rGO,制备了一种 SnS 2 @CoS 2 -rGO花簇状小球 。 这种复合材料优势互补,提供了高电导率和充分的电子传输路径,作为钠电负极材料显示出优异的倍率和循环性能:电流密度200 mA/g下循环100周期,容量保持在514 mAh/g。 图文导读 1 SnS 2 @CoS 2 -rGO复合材料的形貌和结构表征 SnS 2 @CoS 2 -rGO复合物具有球形、花簇状形貌,由取向随机的SnS 2 纳米片组成,纳米片表面覆盖有大量均匀分布、尺寸~ 45nm的CoS 2 纳米颗粒。 2 SnS 2 @CoS 2 -rGO负极材料的电化学性能 电化学测试结果表明,电流密度200 mA/g下循环100周期,容量保持在514.0 mAh/g,库仑效率为99.5%,显著高于SnS 2 –rGO复合材料(340.5 mAh/g)和CoS 2 –rGO复合材料(180.5 mAh/g)。SnS 2 @CoS 2 -rGO负极还具有优异的倍率性能,电流密度由200升至2000 mA/g时,放电容量略有下降。 作者简介 主要研究领域: 磁学磁性材料、微波材料与器件、生物芯片技术、新能源材料。 主页: http://physics.qdu.edu.cn/info/1073/1734.htm 主要研究领域: 纳米材料在电化学能源储存与转换领域中基础应用研究。 主页: http://physics.qdu.edu.cn/info/1073/3101.htm 相关阅读 1 无模板合成 Sb2S3空心微球 :高性能 锂电/钠电负极材料 2 综述: 二维过渡金属硫化物 在FET中的载流子迁移率 3 NML独家报道:石墨烯磷酸铁锂复合材料制备 锂离子电池阳极综述 4 NML研究论文 | 高性能 钠离子电池负极材料 : rGO@FeS2 复合材料
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ReSe2碳纳米纤维:石墨烯修饰提高储钠/储钾性能
nanomicrolett 2019-4-17 12:45
Improved Na + /K + Storage Properties of ReSe 2 –Carbon Nanofibers Based on Graphene Modifications Yusha Liao, Changmiao Chen, Dangui Yin, Yong Cai, Rensheng He*, Ming Zhang* Nano-MicroLett. (2019)11:22 https://doi.org/10.1007/s40820-019-0248-2 本文亮点 1 石墨烯掺杂能有效提高材料的导电性,并对碳纤维的直径起到调控作用。 2 石墨烯和碳纤维的协同作用使电极结构保持完整,同时有效缩短了离子的扩散路径。 3 将得到的ReSe 2 碳纳米纤维应用于钠/钾离子半电池以及钠离子全电池,表现出较好的电化学性能。 内容简介 钠/钾离子电池 由于具有与锂离子电池相似的理化性质且资源丰富,成为目前有望取代锂离子电池的新一代储能器件。 然而, 钠/钾离子的半径均比锂离子大,大的离子半径更难以在电极材料之间反复的嵌入和脱出,从而导致电极材料结构破坏严重,倍率性 能差。 因此,需要进一步研究具有更大层间距以及结构柔韧性更好的电极材料。 近年来, 过渡金属二硫化物 由于其优异的性能引起了广泛的关注。但是二硫化物/二硒化物通常伴随着巨大的体积膨胀问题,导电性也需进一步提高。 另一方面, 石墨烯 能有效提高导电性,循环稳定性以及调控纳米材料的形貌。因此,利用碳纤维独特的结构,通过石墨烯掺杂等方法能极大的缓解二硒化物体积膨胀问题。 👇 湖南大学张明副教授课题组 首次 采用静电纺丝和固相热处理法制备了石墨烯掺杂的ReSe 2 碳纳米纤维。 该复合材料用做钠离子/钾离子半电池时,表现出优异的储钠/储钾性能。进一步研究该材料在钠离子全电池中的应用,200个循环后容量保留高达82%。 图文导读 石墨烯掺杂ReSe 2 碳纳米纤维的制备 首先通过静电纺丝法制备铼氧化物碳纳米纤维,再通过固相热处理将铼氧化物碳纳米纤维与硒粉混合加热,得到ReSe 2 碳纳米纤维。 图1 石墨烯掺杂ReSe 2 碳纳米纤维的制备原理图。 👇 石墨烯掺杂ReSe 2 碳纳米纤维的结构和微观形貌 SEM图显示石墨烯掺杂ReSe 2 碳纳米纤维保持了完整的纤维结构,且纤维表面光滑,没有观察到明显的金属颗粒。 HRTEM图通过晶格证实了ReSe 2 纳米颗粒的存在。元素分布图显示Re, Se和C元素均匀分布于碳纤维中。 图2 (a-e)SEM图;(f)HRTEM图;(g)元素分布图。 👇 石墨烯掺杂ReSe 2 碳纳米纤维的电化学性能 图3,4说明石墨烯通过提高材料的导电性,保护电极材料结构完整,其电化学性能相比于无石墨烯掺杂的材料有了明显的提高。 图3 石墨烯掺杂ReSe 2 碳纳米纤维的储钠性能:(a)CV曲线; (b)充放电曲线;(c)循环性能曲线;(d)倍率性能曲线。 图4 石墨烯掺杂ReSe 2 碳纳米纤维的储钾性能:( a)CV曲线; (b)充放电曲线;( c,d)循环性能曲线;( e)倍率性能曲线。 作者简介 张明 (本文通讯作者) 副教授、博士生导师、岳麓学者 湖南大学物理与微电子科学学院 主要从事 储能材料与器件 、 超敏感气体探测器 等研究方向。 主页链接: https://www.scholarmate.com/P/mzhang_hnu 何仁生 (本文通讯作者) 教授 湖南大学物理与微电子科学学院 E-mail:hdwlhrs@hnu.edu.cn 廖雨莎 (本文第一作者) 硕士研究生 湖南大学物理与微电子科学学院 主要研究方向:钠离子电池、钾离子电池 E-mail:447000062@qq.com 相关阅读 钠离子电池负极材料·往期回顾 👇 氮掺杂TiO2-C复合纳米纤维 SnS2@CoS2–rGO复合纳米结构 rGO@FeS2复合材料 关于我们 Nano-Micro Letters是上海交通大学主办的英文学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯,在Springer开放获取(open-access)出版。可免费获取全文,欢迎关注和投稿。 E-mail: editorial_office@nmletters.org Tel: 86-21-34207624
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高性能钠离子电池负极材料:rGO@FeS2复合材料
nanomicrolett 2019-4-16 19:53
内容简介 FeS 2 的理论容量高达894 mAh/g,被视为一种非常有前景的钠离子负极材料,但由于其电导率低、体积膨胀大、导致可逆容量低、循环稳定性差,限制了材料的实际应用。 河北大学王红强 等人在 Nano-Micro Letters 期刊发表了题为 「Reduced Graphene Oxide-Wrapped FeS 2 Composite as Anode for High-Performance Sodium-Ion Batteries」 的文章。 该工作制备了一种具有优异电化学性能的还原氧化石墨烯包裹FeS 2 复合材料(FeS 2 /rGO)。外层包裹的rGO可以提高FeS 2 的电导率、比表面积、和结构稳定性。得益于两者的复合效应,FeS 2 /rGO负极材料同时具备高比容量、高倍率性能、和优异循环稳定性:在100 mA/g和10 A/g条件下的初始放电容量分别高达1263.2和344 mAh/g。循环100个周期后,放电容量仍保持在609.5 mAh/g。 该方法为制造高性能金属硫化物/rGO复合材料提供了新思路,可将其应用于锂离子电池或钠离子电池。 图文导读 ▶图1a) 所制备的Fe 3 O 4 和Fe 3 O 4 /rGO前驱体的XRD图,b)Fe 3 O 4 的SEM图,Fe 3 O 4 /rGO的c) SEM图和d)TEM图。 ▶图2 a) 制备的FeS 2 /rGO复合材料的XRD图,b,c) FeS 2 的SEM图像,FeS 2 /rGO复合材料的d) SEM图像,e),f) TEM图像,g),h) HRTEM图像和i) SAED图。 ▶图3 a) FeS 2 和 FeS 2 /rGO 复合材料的TG曲线(温度-重量曲线)和b) N 2 吸附—脱附曲线。 ▶图4FeS 2 和b )FeS 2 /rGO 的CV曲线。 ▶图5 a) FeS 2 /rGO 的恒流充放电曲线, FeS 2 和FeS2/rGO复合物的b) 循环寿命和库仑效率,c) 倍率性能,以及d)奈奎斯特图。 ▶图6 a) 新鲜制备的 FeS 2 /rGO 电极的SEM图,b) SEM图以及100次充放电循环后 FeS 2 /rGO 电极的c), d) TEM图。 文章信息 文章发表于 Nano-Micro Letters 期刊 2018 年第 10 卷第 2 期,详情请阅读全文,可免费下载。本文在期刊微信 (nanomicroletters)、微博 (纳微快报NML)、科学网博客、Facebook、Twitter等媒体推出,请多关注。以往微信推文可参看网站(http://nmsci.cn) Cite as: Qinghong Wang, Can Guo, Yuxuan Zhu, Jiapeng He, Hongqiang Wang, Reduced Graphene Oxide-Wrapped FeS 2 Composite as Anode for High-Performance Sodium-Ion Batteries. Nano-Micro Lett. (2018) 10: 30. https://doi.org/10.1007/s40820-017-0183-z 关键词: FeS 2 ,还原氧化石墨烯,包裹结构,负极材料,钠离子电池 长按/扫描二维码免费阅读全文 通讯作者简介 博士,教授,硕士生导师。曾在 University of Wollongong 攻读博士学位,师从Senior Prof. Zaiping Guo。2017年3月引进到河北大学化学与环境科学学院工作。已在 Angew. Chem. Int. Ed., Nano Energy 等期刊发表学术论文20余篇,是中国化学会会员。 Email:hqwanghbu@163.com 主要研究领域 :新型储能材料和储能技术的研究,包括锂硫电池、锂离子电池、钠离子电池等。 欢迎关注和投稿 Nano-Micro Letters 是上海交通大学主办的英文学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯,在 Springer开放获取(open-access)出版。已被SCI、Scopus、DOAJ、知网和万方等数据库收录。 最新影响因子为4.849,JCR学科分区在材料学科和物理学科均居Q1区。2014年和2016年该刊连续入选“中国科技期刊国际影响力提升计划”,2015年和2016年荣获“中国最具国际影响力学术期刊”。 期刊执行严格的同行评议,提供英文润色、图片精修、封面图片设计等服务。出版周期1-2个月左右,高水平论文可加快出版。欢迎关注和投稿。 联系我们 E-mail editorial_office@nmletters.org Web http://springer.com/40820 http://nmletters.org APP nano-micro letters QQ 100737456 Facebook https://facebook.com/nanomicroletters Twitter https://twitter.com/nmletters Tel 86-21-34207624
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钠电负极材料:三维SnS2@C空心纳米球
nanomicrolett 2019-4-11 12:38
Three-dimensional SnS 2 @C hollownanospheres with robust structural stability as high-performance anodes for sodium ion batteries Shuaihui Li, Zhipeng Zhao, Chuanqi Li, Zhongyi Liu*, Dan Li* Nano-Micro Lett. (2019) 11: 14 https://doi.org/10.1007/s40820-019-0243-7 本文亮点 1 采用溶剂热法和煅烧法合成了 三维 SnS 2 @C 空心纳米球。 2 均匀包覆的碳层 和 空心结构 使复合材料具有良好的结构稳定性和优异的钠离子电化学性能。 内容简介 由于钠储量丰富、价格低廉, 钠离子电池 被视为一种极具潜能的替代锂离子电池的储能材料。然而,较大的钠离子半径和较低的反应动力学使钠离子电池的发展面临极大的挑战。因此,合成出具有有效结构和良好的结构稳定性的钠离子材料是提高钠离子电化学性能的关键所在。 在负极材料中, 锡基硫化物 展现了良好的电化学性能。然而目前的研究主要集中在锡基硫化物的二维结构的构造上,三维结构的锡基硫化物钠电负极材料鲜有报道。 👇 郑州大学李丹课题组 采用 溶剂热和煅烧法制备出了三维的具有完整、均匀的碳包覆的二硫化锡空心球钠离子负极材料。 碳包覆 可以有效抑制二硫化锡在电化学过程中产生的较大的体积变化并提高复合物的电导率,而 内部空心结构 可以为嵌钠导致的体积膨胀提供空间并提供更多的反应活性位点。该复合材料展现了优异的倍率性能和循环寿命。 图文导读 三维 SnS 2 @C 空心纳米球的微观形貌 本文以 SnO 2 空心球为模板,采用聚多巴胺的热裂解进行碳包覆,并采用硫代乙酰胺为硫源进行硫化得到最终的 SnS 2 @C 复合材料。从 SEM 及 TEM 图可以看出所得到的 SnS 2 空心球的直径在 300 nm 左右,并且空心球表面均匀包覆了碳层。 图 1 SnO 2 空心纳米球前驱体的 (a, b) SEM 图和 (c) TEM 图; SnO 2 @C 空心纳米球中间体的 (c, d) SEM 图和 (f) TEM 图; SnS 2 @C 空心纳米球的 (g, h) SEM 图和 (i, j) TEM 图; (k) 碳、硫和锡的元素分布图。 👇 三维 SnS 2 @C 空心纳米球负极材料的电化学性能 如图二所示,相比于 SnS 2 /C 块体,均匀包覆的碳层和空心结构的协同作用使 SnS 2 @C 空心纳米球展现了良好的倍率性能、循环稳定性以及电导率。同时,通过在不同扫速下的 CV 分析, SnS 2 @C 复合材料的储钠性能体现了一定比例的电容贡献。 图 2 SnS 2 @C 空心纳米球负极材料的电化学性能。 (a) SnS 2 @C 空心球在 0.1 mV s -1 下的 CV 图; (b) SnS 2 /C 块体和 SnS 2 @C 空心球的倍率性能图; (c) SnS 2 @C 的充放电曲线图; (d) SnS 2 /C 块体和 SnS 2 @C 空心球的循环性能图; (e) SnS 2 /C 块体和 SnS 2 @C 空心球的阻抗图; (f) SnS 2 @C 空心球在不同扫速下的 CV 图; (g) SnS 2 @C 的阴极峰和阳极峰的 log i 和 log v 关系图; (h) SnS 2 @C 空心球在不同扫速下的电容贡献比例图; (i) SnS 2 @C 空心球在 1 mV s -1 扫速下的电容贡献 CV 图。 👇 三维 SnS 2 @C 空心纳米球负极材料储钠的反应机理 图 3 结合了原位 XRD 和非原位 TEM 说明 SnS 2 @C 在充放电过程中以合金 - 去合金反应机理进行反应。通过在 0.5 A g -1 的电流密度下循环 100 圈后的 TEM 图说明均匀且完整的碳包覆和空心结构的协同作用有效地保持了 SnS 2 @C 复合材料的结构稳定性。 图 3 SnS 2 @C 复合材料的反应机理。 (a) SnS 2 @C 空心球在充放电过程中的原位 XRD 图; (b) SnS 2 @C 空心球放电到 0.01 V 下的 HRTEM 图; (c) SnS 2 @C 空心球充电到 3.0 V 下的 HRTEM 图; (d, e, f) SnS 2 @C 空心球在 0.5 A g -1 的电流密度下循环 100 圈后的 TEM 图; (g) 锡、硫和碳的元素分布图。 作者简介 李丹 (本文通讯作者) 副教授 郑州大学化学与分子工程学院 Email : danli@zzu.edu.cn 李丹副教授主要研究方向为 锂离子电池、钠离子电池、电容器等。 致力于石墨烯/纳米金属及金属氧化物复合材料的制备及电化学性能研究;三维多孔材料的制备及电化学性能研究;金属氧化物/金属硫化物材料的制备及电化学性能研究。 李帅辉 (本文第一作者) 博士研究生 郑州大学化学与分子工程学院 E-mail: lishuaihui@gs.zzu.edu.cn 主要研究方向: 电化学,催化化学等方向。 关于我们 Nano-Micro Letters 是上海交通大学主办的英文学术期刊,主要报道纳米/微米尺度相关的最新高水平科研成果与评论文章及快讯,在 Springer 开放获取( open-access )出版。可免费获取全文,欢迎关注和投稿。 E-mail: editorial_office@nmletters.org Tel: 86-21-34207624
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曹余良教授团队EER最新综述
EEReditor 2018-6-28 14:00
曹余良教授团队EER最新综述︱钠离子电池材料的最新发展 最新综述: 可持续能源系统需要成本低廉、电极性能好的电网规模的储能系统。由于钠资源的丰富性和低成本及其与较成熟的锂离子电池相似的电化学性质,钠离子电池( SIBs )有潜力成为电网规模的储能系统,吸引了极大的关注。在过去的十年中,尽管为了促进 SIBs 的发展,研究人员已经做出了巨大的努力,并且已经取得了显著的进展,但还有待改进,以实现 SIBs 在能量 / 功率密度和长循环稳定性方面的商业化。本文综述了 SIBs 电极材料的最新进展,包括各种有前景的正极和负极材料。此外,讨论了储钠机理,电化学性能、结构和成分优化,还有 SIBs 电极材料方面的挑战和前景。尽管还存在巨大的挑战,但我们相信,经过深入研究,成本低、寿命长的钠离子电池很快将有大规模的储能商业化应用。 Recent Advances in Sodium-Ion Battery Materials Abstract Grid-scale energy storage systems with low-cost and high-performance electrodes are needed to meet the requirements of sustainable energy systems. Due to the wide abundance and low cost of sodium resources and their similar electrochemistry to the established lithium-ion batteries, sodium-ion batteries (SIBs) have attracted considerable interest as ideal candidates for grid-scale energy storage systems. In the past decade, though tremendous efforts have been made to promote the development of SIBs, and significant advances have been achieved, further improvements are still required in terms of energy/power density and long cyclic stability for commercialization. In this review, the latest progress in electrode materials for SIBs, including a variety of promising cathodes and anodes, is briefly summarized. Besides, the sodium storage mechanisms, endeavors on electrochemical property enhancements, structural and compositional optimizations, challenges and perspectives of the electrode materials for SIBs are discussed. Though enormous challenges may lie ahead, we believe that through intensive research efforts, sodium-ion batteries with low operation cost and longevity will be commercialized for large-scale energy storage application in the near future. 文章信息 文章将发表于 EER 期刊 2018 年第 1 卷第 3 期,详情请点击阅读全文,可免费下载。 文章题目: Recent Advances in Sodium-Ion Battery Materials 引用信息: Fang, Y., Xiao, L., Chen, Z. et al. Electrochem. Energ. Rev. (2018). https://doi.org/10.1007/s41918-018-0008-x 关键词: 正极材料,负极材料,钠离子电池,储能 全文链接: https://link.springer.com/article/10.1007/s41918-018-0008-x/fulltext.html 扫描或长按二维码,识别后直达原文页面 Biographies of Authors YONGJIN FANG (FIRST AUTHOR) received Ph.D. degree (2016) in physical chemistry from Wuhan University. His recent research interests focus on novel electrode materials for sodium-ion batteries, energy storage mechanism and electrode characterizations. LIFEN XIAO received her Ph.D. in Physical Chemistry from Wuhan University in 2003. She is now a professor at Wuhan University of Technology. Her research is focused on novel electrode materials for electrochemical energy conversion and storage. ZHONGXUE CHEN received her Ph.D. in Physical Chemistry from Wuhan University in 2011. He now works at School of Power and Mechanical Engineering, Wuhan University. His research interest includes advanced materials for electrochemical energy conversion and storage. XINPING AI received her Ph.D. in Physical Chemistry from Wuhan University. He is a professor of Wuhan University. Her research interest mainly focuses on electrode materials for next-generation rechargeable batteries, such as lithium–sulfur batteries and Si anodes. YULIANG CAO (CORRESPONDING AUTHOR) received his Ph.D. (2003) in Wuhan University, and then he worked as a visiting scholar in Pacific Northwest National Laboratory from 2009 to 2011. He is now a professor at physical chemistry, Wuhan University. His research interests focus on developing advanced materials (e.g., alloy nanocomposite anodes, transition metal oxide cathodes, phosphate framework materials and novel electrolytes) for sodium-ion batteries. HANXI YANG received his M.Sc. degree (1981) in Wuhan University, and received his Ph.D. degree (1987) in University of Southampton, UK. He has been working in the field of energy storage technologies for a long time. He is interested in new materials, new technologies and new systems for energy storage. 杂志 杂志介绍 杂志介绍 Electrochemical Energy Reviews (《电化学能源评论》,简称EER),该期刊旨在及时反映国际电化学能源转换与存储领域的最新科研成果和动态,促进国内、国际的学术交流,设有专题综述和一般综述栏目。EER是国际上第一本专注电化学能源的综述性期刊。EER覆盖化学能源转换与存储所有学科,包括燃料电池,锂电池,金属-空气电池,超级电容器,制氢-储氢,CO 2 转换等。 EER为季刊,每年3月、6月、9月以及12月出版。 创刊号在2018年3月正式出版。 欢迎关注和投稿 期刊执行严格的同行评议,提供英文润色、图片精修、封面图片设计等服务。出版周期3个月左右,高水平论文可加快出版。欢迎关注和投稿。 联系我们 Contact us E-mail: eer@oa.shu.edu.cn Website: http://www.springer.com/chemistry /electrochemistry/journal/41918 http://www.eer.shu.edu.cn Tel.: 86-21-66136010 长按二维码关注我们
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汪国秀教授团队EER最新综述
EEReditor 2018-6-28 13:41
汪国秀教授团队EER最新综述︱钠离子电池电极材料:晶体结构和储钠机理研究 最新综述: 由于钠资源丰富、成本低廉,钠离子电池技术对大规模电能存储和转换有一定吸引力。然而,钠离子电池的发展面临着巨大的挑战,主要是因为难以确定它所适合的正极材料和负极材料。本文详细综述了钠离子电池正极材料和负极材料的研究进展,重点围绕正极材料的结构研究和负极材料的储钠机理。在全世界的共同努力下,高性能钠离子电池将会得到充分发展,获得实际应用。 EER’s Latest Review from Prof. Guoxiu Wang’s Group︱Electrode Materials for Sodium-Ion Batteries: Considerations on Crystal Structures and Sodium Storage Mechanisms Abstract Sodium-ion batteries have been emerging as attractive technologies for large-scale electrical energy storage and conversion, owing to the natural abundance and low cost of sodium resources. However, the development of sodium-ion batteries faces tremendous challenges, which is mainly due to the difficulty to identify appropriate cathode materials and anode materials. In this review, the research progresses on cathode and anode materials for sodium-ion batteries are comprehensively reviewed. We focus on the structural considerations for cathode materials and sodium storage mechanisms for anode materials. With the worldwide effort, high-performance sodium-ion batteries will be fully developed for practical applications. 文章信息 文章将发表于 EER 期刊 2018 年第 1 卷第 2 期,详情请阅读全文,可免费下载。 文章题目: Electrode Materials for Sodium-Ion Batteries: Considerations on Crystal Structures and Sodium Storage Mechanisms 引用信息: Wang, T., Su, D., Shanmukaraj, D. et al. Electrochem. Energ. Rev. (2018). https://doi.org/10.1007/s41918-018-0009-9 关键词: 钠离子电池,正极材料 , 负极材料, 晶体结构, 储钠机理,储能 全文链接: https://link.springer.com/article/10.1007/s41918-018-0009-9/fulltext.html 扫描或长按二维码,识别后直达原文页面 Biographies of Authors TIANYI WANG (FIRST AUTHOR) received his B.S. in 2017 from Yangzhou University. He is now pursuing his Ph.D study in the Centre for Clean Energy Technology, University of Technology Sydney (UTS), Australia. His current research focuses on developing novel nanostructured materials for Na-ion batteries and Li-S batteries. DR. DAWEI SU (FIRST AUTHOR) is Senior Lecturer in School of Mathematical and Physical Sciences in Faculty of Science. He is also the winner of the Discovery Early Career Researcher Award (DECRA). His original research is related to advanced energy storage and conversion, including rechargeable lithium-ion, sodium-ion, potassium-ion, lithium-sulfur, and lithium-air (O2) batteries. Especially, He is a pioneer in the study of sodium-ion batteries. His research activities involve the design, investigation and development of novel nanostructured materials for batteries applications. Tianyi Wang and Dawei Su have contributed equally to this work. DR. DEVARAJ SHANMUKARAJ obtained his Ph.D (Physics) in 2008 with a specialization in “Solid State Ionics” from Pondicherry University, India after completing his Master degree in Materials Science and Technology. From 2008-2012 he was working as a Post-Doctoral Researcher at the Laboratoire de R è activité et Chimie des Solides (LRCS), Université de Picardie Jules Verne, France with Prof. Michel Armand and Prof. Jean Marie Tarascon. Since 2013 he is as an Associate Researcher at CIC Energigune. His expertise includes Li, Na, Li/S and Li-air batteries with activities on new cathodes, Polymer electrolytes, electrolyte additives and sacrificial salts. PROFESSOR TEOFILO ROJO received his PhD in chemistry from the University of the Basque Country in 1981. He became Full Professor of Inorganic Chemistry at the UPV/EHU in 1992. His research has been focused on Solid State Chemistry and Materials Science. Since 2010 he is the Scientific Director of the CIC Energigune developing materials research for advanced batteries (lithium, sodium, etc.). In 2015 he was appointed as an Academic Member of the Royal Spanish Academy of Exacts, Physical and Natural Sciences and in 2016 he was named member of the Working Party on Chemistry and Energy of EuCheMS (European Chemical Science). PROFESSOR MICHEL ARMAND(CORRESPONDING AUTHOR) received his Ph.D degree in Physics in 1978 from University of Joseph Fourier. He has been the Directeur de Recherche at Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) since 1989 and Professor at University of Montreal (1995– 2004). During his career he pioneered several theoretical concepts and practical applications in the field of energy-related electrochemistry: electrode materials, inorganic/organic materials. He ushered the concept of intercalation compounds (1972) and the introduction of polymer electrolytes for battery application (1978), followed by the introduction of new families of highly conductive salts (perfluoroimides like TFSI and FSI) for liquid and polymer electrolytes. Since 2013 he has been a Group Leader at CIC Energigune. PROFESSOR GUOXIU WANG(CORRESPONDING AUTHOR) is the Director of the Centre for Clean Energy Technology and a Distinguished Professor at University of Technology Sydney (UTS), Australia. He is an expert in materials chemistry, electrochemistry, energy storage and conversion, and battery technologies. His research interests include lithium-ion batteries, lithium-air batteries, sodium-ion batteries, lithium-sulfur batteries, supercapacitors, hydrogen storage materials, fuel-cells, graphene, MXene and other 2D functional materials for energy storage and conversion. Professor Wang has published more than 400 refereed journal papers with an h-index of 87. His publications have attracted over 25,000 citations. 杂志介绍 Electrochemical Energy Reviews (《电化学能源评论》,简称EER),该期刊旨在及时反映国际电化学能源转换与存储领域的最新科研成果和动态,促进国内、国际的学术交流,设有专题综述和一般综述栏目。EER是国际上第一本专注电化学能源的综述性期刊。EER覆盖化学能源转换与存储所有学科,包括燃料电池,锂电池,金属-空气电池,超级电容器,制氢-储氢,CO 2 转换等。 EER为季刊,每年3月、6月、9月以及12月出版。 创刊号在2018年3月正式出版。 欢迎关注和投稿 期刊执行严格的同行评议,提供英文润色、图片精修、封面图片设计等服务。出版周期3个月左右,高水平论文可加快出版。欢迎关注和投稿。 联系我们 Contact us E-mail: eer@oa.shu.edu.cn Website: http://www.springer.com/chemistry /electrochemistry/journal/41918 http://www.eer.shu.edu.cn Tel.: 86-21-66136010 长按二维码关注我们
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锂电替代技术——钠、镁离子电池的电极材料
热度 2 sciencepress 2015-11-30 16:33
随着能源需求的增长和能源结构的转变,高效储能节能技术越来越被重视,特别是对于经济和可持续能源存储设备的需求,促进了当今新型电池的研究。锂离子电池是目前最成熟的大容量储能技术,但是锂元素在地壳中储量少且价格昂贵,加之其强活泼性带来的潜在安全问题,使其在智能移动设备、新能源汽车等领域的应用受到一定制约。 钠和镁离子电池有可能成为两种可行的替代技术。这两种金属比锂储量更丰富,价格便宜,并具有更好的安全特性,而且二价镁还有一个附加优势,即每个原子可以传输二倍的电荷。但是另一方面,钠和镁离子电池都还是新兴的研究领域,仍有很多挑战需要克服。例如,由于钠离子体积大,需要更大的能量来驱动离子的运动,因较大的离子穿梭而造成的重复形变使结合 Na+ 的电极容易粉末化。而镁离子溶剂化作用较强,对正极材料的选择要求高,而且在电极中的传输由于较大的静电负荷普遍显示出较慢的动力学特性。这些难题都有待于通过开发新的电极和电解质材料来解决。 华盛顿大学的曹国忠教授研究组在《中国科学:材料科学》最近发表的综述文章“ 锂离子电池之外:钠和镁离子电池的电极材料 ”(原文链接 http://mater.scichina.com/EN/abstract/abstract509993.shtml , http://link.springer.com/article/10.1007/s40843-015-0084-8 ),详细介绍了钠离子电池正极和负极材料的研究进展,并对镁离子电池正极材料的研究进行了全面总结。此外,本综述还分析讨论了文献中常见的一些实验差异,指出了镁离子电化学研究的其他限制性因素,最后,对未来研究方向提出了有价值的观点和策略。 以科学为导向,以作者为中心, SCIENCE CHINA Materials 快速发表材料科学最新研究成果,全面报道热点领域研究进展和前沿资讯。 关注请扫描左侧二维码或搜索微信公众号: 中国科学材料
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