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山東大學(xué)徐立強(qiáng)教授課題組--類蒲公英狀Bi2S3/rGO分級微米球作為鉀離子和半/全鈉離子電池的高性能負(fù)極材料
       鈉離子電池(SIBs)和鉀離子電池(PIBs)被認(rèn)為是下一代電池極具吸引力的替代品,由于鉀和鈉在地球上很豐富,容量大且適宜的電壓,因此具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,迄今為止,雙功能高性能負(fù)極的設(shè)計和應(yīng)用仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。硫化鉍因其獨特的層狀結(jié)構(gòu),相對較大的層間距離,可容納較大半徑的離子,高理論容量和高體積容量等而適合用作負(fù)極材料。在本研究中,蒲公英樣Bi2S3/rGO分級微球作為PIBs的負(fù)極材料顯示出可逆容量,在100 mA·g-1的電流密度下,1200次循環(huán)后可保持206.91 mAh·g-1的容量。作為SIBs的負(fù)極材料,在2 A·g-1條件下循環(huán)300次后,其初始庫倫效率高達(dá)97.43%。即使在10 A·g-1的高電流密度下,經(jīng)過3,400個循環(huán),仍可以保留120.3 mAh·g-1。成功組裝的Na3V2(PO4)3@ rGO // Bi2S3/ rGO鈉離子全電池,在100 mA·g–1循環(huán)60次后表現(xiàn)出穩(wěn)定的性能。以上結(jié)果表明,Bi2S3/ rGO具有作為PIBs和SIBs高性能雙功能負(fù)極的應(yīng)用潛力。
 
 
Scheme 1 Bi2S3/rGO分層微球的制備過程示意圖。
 
 
Figure 1 (a-c) Bi2S3的FESEM圖像。(d) Bi2S3/ rGO和HRTEM圖和相應(yīng)的晶格間距。Bi2S3/rGO的(e)和(f) FESEM圖,(g)和(h) TEM圖。(i)元素映射(C, Bi, S)。
 
 
Figure 2 Bi2S3/rGO復(fù)合材料的(a) TGA曲線,(b) N2吸附/脫附曲線,(c) XRD譜圖,(d) XPS譜和 (e) Bi 4f, S 2p, c 1s譜。
 
 
Figure 3 Bi2S3/rGO鉀離子半電池的電化學(xué)性能。
 
 
Figure 4 (a)不同掃描速率下的CV曲線。(b) log(i)和log(v)的線性關(guān)系。(c)掃描速率為0.8 mV·s-1時CV剖面的電容貢獻(xiàn)(紫色區(qū)域)。(d)不同掃描速率下贗電容貢獻(xiàn)率。
 
 
Figure 5 Bi2S3/rGO電極用于SIBs的電化學(xué)性能。
 
 
Figure 6 (a) 200 mA·g-1時的首次充放電曲線。(b)不同電壓狀態(tài)下Bi2S3/rGO電極對應(yīng)的異位XRD譜圖。(c) Na3V2(PO4)3@ rGO // Bi2S3/ rGO鈉離子全電池的工作原理。(d)一個完整電池照明LED燈的圖像。(e)全電池的首次充放電曲線。(f) 在100 mA·g-1下全電池的循環(huán)性能。
  
       相關(guān)研究成果于2021年由山東大學(xué)徐立強(qiáng)教授課題組,發(fā)表在Nano Research(https://doi.org/10.1007/s12274-021-3407-y)上。原文:Dandelion-Like Bi2S3/rGO hierarchical microspheres as high-performance anodes for potassium-ion and half/full sodium-ion batteries。


教授 博士生導(dǎo)師 碩士生導(dǎo)師
性別:男
畢業(yè)院校:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
學(xué)歷:博士研究生畢業(yè)
學(xué)位:博士
在職信息:在職
所在單位:化學(xué)與化工學(xué)院

論文成果
[1]  李川川. Ultrahigh-Areal-Capacity Battery Anodes Enabled by Free-Standing Vanadium Nitride@N-Doped Carbon/Gra.  ACS Applied Materials & Interfaces,  12,  49607, 2020. 
[2]  孫秀萍. Dandelion-Like Bi2S3/rGO hierarchical microspheres as high-performance anodes for potassium-ion and .  Nano Research,  2021. 
[3]  孫秀萍. Yolk-shell structured CoSe2/C nanospheres as multifunctional anode materials for both full/half sodi.  NANOSCALE,  2021. 
[4]  董才富. Rational fabrication of CoS2/Co4S3@N-doped carbon microspheres as excellent cycling performance anod.  Energy Storage Materials,  25,  679, 2020. 
[5]  王璐. In-situ Nano-Crystallization and Solvation Modulation to Promote Highly Stable Anode Involving Alloy.  ANGEWANDTE CHEMIE INTERNATIONAL EDITION,  2021. 
[6]  荀佳紅. Facile Synthesis of High Electrochemical Performance Na2FePO4F@CNT&GN Cathode Material as Sodium Ion.  ACS Appl. Energy Mater. ,  3,  6232, 2020. 
[7]  葛偉妮. Conductive cobalt doped niobium nitride porous spheres as an efficient polysulfide convertor for adv.  Journal of Materials Chemistry A ,  6276, 2020. 
[8]  Huang, Wei. Enteromorpha prolifera-derived Fe3C/C composite as advanced catalyst for hydroxyl radical generation.  Journal of Hazardous Materials,  378,  2019. 
[9]  Hussain, Nadeem . Co0.85Se hollow spheres constructed of ultrathin 2D mesoporous nanosheets as a novel bifunctional-el.  NANO RESEARCH,  12,  2941, 2019. 
[10]  Hussain, Nadeem. Ultrathin mesoporous F-doped -Ni(OH)(2) nanosheets as an efficient electrode material for water spli.  Journal of Materials Chemistry A,  7,  9656, 2019. 
[11]  徐化云 , 徐立強(qiáng) , 楊劍  and 錢逸泰. A Comparative Study of Nanoparticles and Nanospheres ZnFe2O4 as Anode Material for Lithium Ion Batte.  Int. J. Electrochem. Sci.,  7976, 2012. 
[12]  徐立強(qiáng) , 錢逸泰 , 楊劍  and 陳博. General synthesis and formation mechanism of borides, carbides, and nitrides micro/nanocrystals.  J. Solid Sate Chem.,  194,  219, 2012. 
[13]  徐立強(qiáng) , 徐化云 , 楊劍 , 錢逸泰  and 顧鑫. Synthesis of Spinel LiNixMn2-xO4 (x=0,0.1,0.16) and Their H
專利
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轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號

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