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東北師範大學Xing-Long Wu課題組–在石墨烯納米片上垂直生長的FeP@C納米陣列

為了開發有希望的锂離子電池(LIBs)陽極材料,一種獨特的納米複合材料縮寫為G⊥FP@C-NA,其中垂直生長在導電還原氧化石墨烯(G)網絡上的碳包覆FeP納米棒陣列(FP@C-NA)已經通過可擴展策略成功制備。受益于獨特的結構,G⊥FP@C-NA表現出大大提高的電導率、結構穩定性和赝電容增強的锂儲存超快電化學動力學。因此,G⊥FP@C-NA具有較高的锂儲存容量(在50 mA/g下為1106 mA h/g)、出色的倍率性能(在5000 mA/g時為565 mA h/g)和當用作LIBs陽極材料時,優異的長期循環穩定性(500次循環後,500 mA/g下為1009 mA h/g,2000次循環後,2000 mA/g下為310 mA h/g)。正如所料,這種納米陣列結構是有吸引力的,并且還可以擴展到用于各種能量存儲系統的其他電極材料。

Figure 1. (a)G⊥FP@C-NA和U-FP@C形成過程的示意圖;(b)P-G⊥FP@C-NA、(c)G⊥FP@C-NA、(d)P-U-F@C和(e)U-FP@C的SEM圖像。

Figure 2. G-FP@C-NA納米複合材料的(a)TEM圖像、(b)HRTEM圖像和(e)元素映射圖;U-FP@C納米複合材料的(c)TEM圖像、(d)HRTEM圖像和(f)元素映射圖。

Figure 3. 在0.1 mV/s下,(a)G⊥FP@C-NA和(b)U-FP@C初始五個循環的CV曲線;在500 mA/g下,G⊥FP@C-NA和U-FP@C的(c)循環穩定性和(d)不同循環下的GCD曲線;(e)G⊥FP@C-NA在2000 mA h/g下的長期循環穩定性。

Figure 4. 在500 mA/g的電流密度下,130次循環後G⊥FP@C-NA和U-FP@C的(a)倍率性能和(b)不同電流密度下的GCD曲線;(c)比較G⊥FP@C-NA與近年來報道的其他FeP基陽極材料之間的速率能力。

Figure 5. (a)不同掃描速率下的CV曲線;(b)log(i)與log(v)的關系曲線;(c)不同掃描速率下的赝電容貢獻;(d)G⊥FP@C-NA在1 mV/s的掃描速率下,具有赝電容部分的CV曲線。

Figure 6. 電子和離子傳輸的示意圖以及G⊥FP@C-NA中锂化和脫锂狀态之間的結構演變圖。

相關研究成果于2019年由東北師範大學Xing-Long Wu課題組,發表在Nanoscale(DOI: 10.1039/c8nr08849g)上。原文:An FeP@C nanoarray vertically grown on graphene nanosheets: an ultrastable Li-ion battery anode with pseudocapacitance-boosted electrochemical kinetics。

本文來自石墨烯雜志,本文觀點不代表利特納米立場,轉載請聯系原作者。

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