转换-合金基材料被认为是低成本钠离子电池最有价值的负极之一,然而大的体积变化、差的电化学动力学行为成为了阻碍其应用的关键科学问题.在本文中,超薄纳米片自组装Bi_(2)Se_(3)纳米花通过强健的C-O-Bi化学键合作用被锚定在还原氧化石...转换-合金基材料被认为是低成本钠离子电池最有价值的负极之一,然而大的体积变化、差的电化学动力学行为成为了阻碍其应用的关键科学问题.在本文中,超薄纳米片自组装Bi_(2)Se_(3)纳米花通过强健的C-O-Bi化学键合作用被锚定在还原氧化石墨烯(rGO)上,并被氮掺杂碳纳米层(NC)紧密地包裹,构筑出的Bi_(2)Se_(3)@rGO@NC复合材料被用于钠离子电池负极.物理化学限域几何有助于通过容纳大的晶格应变而获得优异的电极完整性,同时通过消除带隙并降低钠离子扩散势垒促进良好的动力学过程.钠离子的插入/脱出是通过以铋离子为氧化还原位点的转换-合金双重反应机制进行的,其中每个分子式单元可实现12个电子的传输(Bi_(2)Se_(3)+12Na^(+)+12e^(−)↔2Na_(3)Bi+3Na_(2)Se).因此Bi_(2)Se_(3)@rGO@NC电极在50 mA g^(-1)电流密度下呈现出高达288.4 mA h g^(-1)的首次充电容量,同时具有超过1000次的超长循环寿命与优异的倍率性能(在5.0 A g^(-1)电流密度下容量为119.9 mA h g^(-1)).本工作为转换-合金负极的系统研究奠定了基础,为钠离子电池电化学反应机理的阐明提供了新的思路.展开更多
基金supported by the Natural Science Basic Research Program of Shaanxi(2022JQ-113)Guangdong Basic and Applied Basic Research Foundation(2021A1515110164 and 2022A1515010208)+1 种基金China Postdoctoral Science Foundation(2021TQ0266 and 2022M722606)the Fundamental Research Funds for the Central Universities(G2020KY0534)。
文摘转换-合金基材料被认为是低成本钠离子电池最有价值的负极之一,然而大的体积变化、差的电化学动力学行为成为了阻碍其应用的关键科学问题.在本文中,超薄纳米片自组装Bi_(2)Se_(3)纳米花通过强健的C-O-Bi化学键合作用被锚定在还原氧化石墨烯(rGO)上,并被氮掺杂碳纳米层(NC)紧密地包裹,构筑出的Bi_(2)Se_(3)@rGO@NC复合材料被用于钠离子电池负极.物理化学限域几何有助于通过容纳大的晶格应变而获得优异的电极完整性,同时通过消除带隙并降低钠离子扩散势垒促进良好的动力学过程.钠离子的插入/脱出是通过以铋离子为氧化还原位点的转换-合金双重反应机制进行的,其中每个分子式单元可实现12个电子的传输(Bi_(2)Se_(3)+12Na^(+)+12e^(−)↔2Na_(3)Bi+3Na_(2)Se).因此Bi_(2)Se_(3)@rGO@NC电极在50 mA g^(-1)电流密度下呈现出高达288.4 mA h g^(-1)的首次充电容量,同时具有超过1000次的超长循环寿命与优异的倍率性能(在5.0 A g^(-1)电流密度下容量为119.9 mA h g^(-1)).本工作为转换-合金负极的系统研究奠定了基础,为钠离子电池电化学反应机理的阐明提供了新的思路.