具有高理論容量的過渡金屬硫化物和氧化物被認為是鈉離子電池（SIB）的有希望的負極候選物；然而，它們存在關鍵問題，包括電化學動力學緩慢和長期穩定性差。 在此，提出了一種“雙碳”設計策略以與高活性異質結集成以克服上述問題。 在這種新設計中，CoS
2/CoO 空心十二面體異質結夾在開放框架碳球 (OFC) 和還原氧化石墨烯 (rGO) 納米膜 (OFC@CoS
2/CoO@rGO) 之間。CoS
2/CoO異質結有效地促進其表面的電子轉移，并通過其由納米點組裝的分級中空結構提供更多的電化學活性位點。同時，雙碳框架形成了一個高導電網絡，具有更好的倍率能力。更重要的是，雙碳結構可以極大地緩沖電極材料在充放電過程中的體積膨脹和穩定的反應界面。受益于它們的協同效應，OFC@CoS
2/CoO@rGO 電極在 0.05 A g
-1 時實現了460 mAh g
-1的高可逆容量，并且在電流密度增加 200 倍時仍能保持 205.3 mAh g
-1。SIBs的陽極材料。它們的循環性能也非常出色，在1 A g
-1的高電流密度下經過 3500 次充電/放電循環后仍保持 161 mAh g
-1 的容量。 雙碳策略被證明對增強反應動力學和長期循環性能有效，為制備其他高性能電極材料提供了重要指導。
圖 1. OFC@CoS
2/CoO@rGO 的三明治和多孔納米結構球的 3D 結構和合成過程及其鈉化/脫鈉過程示意圖。
圖 2. 形態特征。 (a-c) 分別為OFC、OFC@ZIF-67和OFC@CoS
2/CoO的SEM圖像； (d 和 e) OFC@CoS
2/CoO 不同放大倍率的 TEM 圖像，(f) SEM 圖像，(g) TEM 圖像，(h) 帶有嵌入 SAED 圖案的 HRTEM 圖像，以及 (i) 元素映射與 OFC@ 的 EDS CoS
2/CoO@rGO。
圖 3. 結構表征。 (a) XRD 圖案和 (b) 制備樣品的拉曼光譜; （c-f）OFC@CoS
2/CoO@rGO 的全 XPS 和高分辨率 XPS 光譜。
圖 4. 電化學特性。（a）OFC@CoS
2/CoO@rGO在0.1 mV s
-1下前三個循環的CV曲線和（b）前三個循環和第50個循環在0.05 A g
-1下的電壓曲線； (c 和 d) 倍率性能及其充電/放電曲線，(e) 奈奎斯特圖，和 (f) 對照和目標樣品在 0.1 A g
-1 下的循環性能；（g）OFC@CoS
2/CoO@rGO 在 0.5 和 1 A g
-1 下分別循環 1000 次和 3500 次的長期循環性能（插圖，循環前后電極材料的 SEM 圖像）。
圖5. OFC@CoS
2/CoO@rGO的電化學原理分析。 (a) 不同掃描速率下的 CV 曲線； (b) log(i) 和 log(v) 之間的關系； (c) 不同掃描速率下的電容和擴散控制貢獻率； (d) 在 2.0 mV s
-1 時電容和擴散控制貢獻區域的分離。
相關研究成果由同濟大學化學科學與工程學院Ming Wen等人2022年發表在ACS Applied Materials & Interfaces (https://doi.org/10.1021/acsami.2c06551)上。原文：Dual Carbon Design Strategy for Anodes of Sodium-Ion Battery: Mesoporous CoS2/CoO on Open Framework Carbon-Spheres with rGO Encapsulating。
