新疆大學：煤基分級多孔碳納米纖維作為鈉離子電池的高性能負極

成果簡介

由于鈉資源豐富，鈉離子電池（SIBs）被認為是鋰離子電池（LIBs）最有前途的替代品之一。然而，由于缺乏先進的電極材料，尤其是負極材料，嚴重阻礙了SIBs的部署。本文，新疆大學Xing chao Wang等研究人員在《Chem Electro Chem》期刊發(fā)表名為“Coal-based hierarchically porous carbon nanofibers as high-performance anode for sodium-ion batteries”的論文，研究通過簡單的靜電紡絲結(jié)合活化方法制備煤基分級多孔碳納米纖維（HPCCNFs）。化學活化使HPCCNF-1具有微/中孔集成結(jié)構(gòu)和適當?shù)谋缺砻娣e（2236.43m2g-1），同時將碳層間距擴大到0.386nm，有利于離子和電子的傳輸。N摻雜不僅會產(chǎn)生外部缺陷和活性位點，還會增加材料的導電性。當用作SIBs的陽極材料時，HPCCNFs-1表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性（高達1000次循環(huán)）和良好的倍率性能（5Ag-1時為121.7mAhg-1）。這項工作表明，煤基碳納米纖維可以成為制備高性能電池的有前途的陽極。

圖文導讀

圖1.（a）HPCCNFS的制備工藝示意圖（b-d）CCNFS、HPCCNFS-0、HPCCNFS-1和HPCCNFS-2的XRD圖譜、拉曼光譜和FTIR圖譜，

圖2.（a）CCNF、（b）HPCCNFS-0、（c）HPCCNFS-1和（d）HPCCNF系統(tǒng)圖像、（g）SEM圖像和（h-j）相應(yīng)EHPCCNF的FE-SEM圖像

圖3.（a）0.01-3.0V之間的0.1mvsl下的CV曲線，以及（b）0.1AIPCCNFS-1下初始三個循環(huán)的充放電曲線；（c）HPCCNFS-1在5Ag-1下的循環(huán)性能（d）速率性能，以及（e）HPCCNFS-1與其他碳基陽極材料的速率性能比較

圖4.（a）HPCCNFS-I電極在不同掃描速率下的CV曲線，（b）峰值電流與掃描速率之間的關(guān)系，（c）在0.5mvs-1的掃描速率下的電容貢獻曲線，d）HPCCNFS-1電極在不同掃描速率下的電容控制電容貢獻率

小結(jié)

本文，采用靜電紡絲和活化相結(jié)合的方法制備了具有層次多孔結(jié)構(gòu)和大碳層間距的煤基碳納米纖維。當用作SIBS的陽極時，HPCCNES-1顯示出穩(wěn)定的循環(huán)性能和優(yōu)異的速率性能。

文獻：

https://doi.org/10.1002/celc.202200496

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