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2020-06-01

Adv. Funct. Mater. 上海大学研发介孔纳米棒三元金属硫/碳复合电极材料

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引语
锂离子电池正慢慢利用在大型电动装备上,开辟高容量、长命命和倍率机能优良的电池材料是锂电池研讨*为主要的关头。上海大学情况与化学工程学院王勇传授课题组组*近在该范畴获得以下研讨功效:以双金属无机骨架为先驱体设想获得了一种多孔碳纳米管复合材料,用于锂离子电池的负极,表现出很高的容量和优良的轮回及倍率机能。

功效简介
该研讨团队经由进程设想出在多孔十二面体中发展具备N-S共搀杂碳层的碳纳米管复合材料。该材料因此双金属无机骨架(BMOF)为前躯体,颠末化学气相堆积和硫化进程两步反映获得。

因该复合材料中两种金属硫化物的协同感化、十二面体的多孔布局、N-S共搀杂碳层的构成和积重难返的碳纳米管网状布局,使得该材料作为锂离子电池负极揭示出杰出的电化学机能。轮回机能优良:在100 mA g−1电流密度下,轮回250圈后,仍坚持容量941 mAh g−1 比容量(跨越其实际比容量)。在1,2,5 Ag-1 电流密度下轮回500圈后仍别离具备734、591、505 mAh g−1比容量,申明其具备较好的倍率机能。

简介
计划设想:表示图申明由双金属无机骨架(Co/Zn-ZIF- 67)在经化学气相积淀进程获得中间体Co/Co3Zn@N-C-CNT,进而经硫化进程分解*终产物Co-Zn-S@N-S-C-CNT复合材料。同时因为Co元素的催化感化,小的碳纳米管构成并深深扎根在十二面体产物中。

本材料的特色为双金属无机骨架(Co/Zn-ZIF-67),以是采用单原子金属骨架(Co-ZIF-67)为基准,研讨其机能。
a)Co/Zn-ZIF-67和Co-ZIF-67的X射线衍射谱图;
b)Co/Co3ZnC@N-C-CNT 和Co@N-C-CNT的X射线衍射谱图;
c)Co-Zn-S@N-S-C-CNT和CoS2@N-S-C-CNT的X射线衍射谱图;
d)Co-Zn-S@N-S-C-CNT和 CoS2@N-S-C-CNT拉曼光谱图.


  中间产物Co/Co3ZnC@N-C-CNT的描摹表征。
a,b) SEM图, c) EDS 谱图, d–f) TEM图。


终产物Co-Zn-S@N-S-C-CNT的描摹表征a,b) SEM 图,c–f) TEM 图, g,h) HRTEM 图,可清楚看到多面体中发展的碳纳米管, i) 选区电子衍射图,揭示杰出的多晶布局, j)元素阐发图。


  对照样中间产物Co@N-C-CNT的描摹表征:a,b) SEM 图;c,d) TEM图;
对照样终产物CoS2@N-S-C-CNT的描摹表征:e,f) SEM图,g,h) TEM图, i) HRTEM图, j)元素阐发图。

电化学机能测试
a)Co-Zn-S@N-S-C-CNT的CV图,插图缩小地区对应的是该电位下Li-Zn合金的脱合金化进程;
b) Co-Zn-S@N-S-C-CNT在0.1, 1, 2,和5 C (1 C = 1000 mA g−1) 下的首圈充放电曲线;
c) Co-Zn-S@N-S-C-CNT 和CoS2@N-S-C-CNT在电流密度为100 mA g−1 (0.1 C)下的轮回机能对照;
d) Co-Zn-S@N-S-C-CNT的倍率机能。

如许一个经心设想的具备特别布局的三元金属硫/碳复合材料无望成为将来储能家属中的新候选。

文献链接:Carbon Nanotubes Rooted in Porous Ternary Metal Sulfide@N/S-Doped Carbon Dodecahedron: Bimetal-Organic-Frameworks Derivation and Electrochemical Application for High-Capacity and Long-Life Lithium-Ion Batteries.(Adv. Funct. Mater., 2016, DOI:10.1002/adfm.201601631)


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