具有三维导电网络结构的锡纳米颗粒/石墨烯纳米片复合电极材料的储镁性能研究（英文）

镁二次电池具有安全性高、价格低廉等优点,是一种具有潜在应用前景的高能量密度电池体系.目前,镁二次电池的研究重点之一是寻找合适的电极材料.最近,我们通过水热和热处理相结合的方法成功制备了具有三维导电网络结构的锡纳米颗粒/石墨烯纳米片复合电极材料.研究发现,在石墨烯的三维导电网络片层上,均匀分布了粒径小于100 nm的锡纳米颗粒.将锡纳米颗粒/石墨烯纳米片复合材料作为镁二次电池电极材料,当电流密度为15 mA·g^(-1)和300 mA·g^(-1)时,首次放电容量分别达到了545.4 mAh·g^(-1)和238.8 mAh·g^(-1),经过150圈后,容量保持率达到了93%,库伦效率为99%,表现出了较高的电化学活性.研究还发现,镁离子嵌入复合材料中形成镁锡合金,当镁离子脱出后,再次形成锡纳米颗粒/石墨烯纳米片复合电极材料,镁离子的脱出和嵌入具有很高的可逆性.这对未来研究设计高性能镁离子电极材料具有十分重要的意义.

新型石墨化氮化碳/锡/氮掺杂碳复合物的制备及储钠性能

钠离子电池锡负极因具有较高的理论容量(847 mA·h/g)、高电导率和合适的工作电位而备受关注.但锡基负极材料在循环过程中会发生巨大的结构变化,进而导致活性材料粉化失活和比容量的快速下降.本文成功制备了基于石墨氮化碳(g-C3N4)、聚多巴胺衍生的氮掺杂碳(NC)和Sn纳米颗粒的复合物(g-C3N4/Sn/NC),其中Sn纳米颗粒包埋在石墨氮化碳和氮掺杂碳中.在此多层分级结构中,g-C3N4和NC的引入可以显著加速电子/离子的传输及电池反应动力学,从而有助于Sn和钠离子之间的合金化反应;此外,这种复合结构有助于保持电极材料的结构稳定性,进而可以获得优异的储钠性能.作为钠离子电池负极材料,g-C3N4/Sn/NC在0.5 A/g电流密度下经历100次循环,可逆容量可以达到450.7 mA·h/g;在1.0 A/g电流密度下,比容量为388.3 mA·h/g;此外,在1.0 A/g电流密度下,经过400次循环后其比容量依旧能达到363.3 mA·h/g.