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陝西師範大學Xuexia He課題組–中空結構二硫化釩複合還原氧化石墨烯架構可增強鈉離子電池性能

作為典型的二維(2D)層狀材料,(二硫化釩)VS2由于與金屬氧化物或其他2D材料相比具有較大的層間間距和高導電性,因此,具有在SIBs中應用的巨大潛力。還原氧化石墨烯(RGO)具有出色的電子性能和較大的比表面積,有利于快速電子傳輸和豐富的氧化還原位點。在這項工作中,首次開發了VS2空心花球和RGO納米複合材料,它是使用簡便的溶劑熱方法合成的。得益于特殊的分層結構,當在室溫下用作SIBs的陽極材料時,制備的VS2空心花球@RGO(命名為VS2 HFS/RGO)納米複合材料電極可提供高可逆放電比容量,在100 mA/g的電流密度下為430 mAh/g,優異的倍率性能(2 A/g)和出色的循環性能;在500次循環後,在100 mA/g時放電容量保持350 mAh/g。結果表明,VS2 HFS/RGO納米複合材料的動力學主要是電容控制的存儲過程,高容量貢獻有利于良好的速率性能。這項工作可以為SIBs的實際應用探索和尋找高性能陽極材料提供新的方法和潛力。

Figure 1. VS2 HFS的形态特征和微觀結構:(a)低倍FESEM圖像;(b)放大的SEM圖像;(c)高倍放大的FESEM圖像;VS2的TEM圖像:(d–e)不同的放大圖像;(f)高分辨率圖像;(g-i)VS2 HFS的EDX元素映射:(h)V和(i)S

Figure 2. VS2 HFS/RGO納米複合材料的相和形态特征:(a)XRD圖;(b)拉曼光譜;(c–d)具有不同放大率的FESEM圖像;(e–f)TEM圖像;(g–j)VS2 HFS/RGO納米複合材料的EDX元素映射圖像:(h)C、(i)V和(j)S

Figure 3. SIBs電化學表征:(a)VS2 HFS和(b)VS2 HFS/RGO納米複合材料的循環伏安曲線;在100 mA/g的電流密度下,(c)VS2 HFS和(d)VS2 HFS/RGO納米複合材料測得的第一,第二,第三和第十個周期的恒電流充放電曲線

Figure 4. VS2 HFS和VS2 HFS/RGO納米複合電極的鈉存儲貢獻的動力學分析:(a–b)在0.1至1.0 mV/s的不同掃描速率下的CV曲線;(c–d)通過繪制對數峰值電流(log i)對所施加掃描速率的對數(log v)來計算b值

Figure 5. 與VS2 HFS和VS2微型花相比,VS2 HFS/RGO納米複合材料的電化學測量:(a)在不同電流密度下的速率性能;(b)EIS奈奎斯特阻抗譜;(c)在100 mA/g的電流密度下的長期穩定性和庫侖效率

Figure 6. VS2 HFS的增長機制

相關研究成果于2019年由陝西師範大學Xuexia He課題組,發表在ChemElectroChem(https://doi.org/10.1002/celc.201901626)上。原文:Hollow Structure VS2@Reduced Graphene Oxide (RGO) Architecture for Enhanced Sodium-Ion Battery Performance。

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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