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哈工大《JMCA》:CoSe2修饰石墨烯/大孔碳纳米纤维,用于高性能锂硫电池


1成果简介 


锂硫电池的实际应用受到缓慢的转化动力学和穿梭效应的严重限制。为了克服这些棘手的障碍,本文,哈尔滨工业大学(深圳)于杰教授团队在《J. Mater. Chem. A》期刊发表名为“CoSe2 anchored vertical graphene/macroporous carbon nanofibers used as multifunctional interlayers for high-performance lithium–sulfur batteries”的论文,研究开发了用CoSe2纳米催化剂修饰的三维垂直石墨烯/大孔碳纳米纤维(VGMFs@CoSe2)作为高性能Li–S电池的独立夹层。

通过整合垂直石墨烯纳米片和连续填充的大孔,分层纤维具有高导电性和大孔体积,可以显著增强电子传输,并有效提高硫物种的存储能力。此外,锚固在纤维上的CoSe2在加速转化动力学中起着重要作用。因此VGMFs@CoSe2的电池表现出显著的速率能力,在3C下的高比容量为917.7mA h g−1,在6C下在120个循环内具有良好的稳定性。即使在高硫负荷和低E/S比(8.5 mg cm−2,7.4μL mg)下,电池在第一次循环时仍能提供 10.6 mA h cm−2的高面积容量。在4C下进行500次循环后,电池的容量保持率为569 mA h g−1,每个循环的容量衰减率仅为0.078%。这项研究提供了一种新的碳结构,它不仅适用于Li–S电池的应用,也适用于其他领域。

2图文导读  


图1、VGMFs@CoSe2的合成过程及表征


图2、VGMFs@CoSe2的透射电镜表征


图3.各种样品的XRD光谱(a)、拉曼光谱(b)、氮吸附/解吸等温线(c)和XPS光谱VGMFs@CoSe2和(d)Co2p。


图4、MF,VGMF和VGMFs@CoSe2的电池的电化学反应动力学


图5、具有VGMF和MFs夹层的电池的电化学性能


图6 .(a) MFs, (b) VGMFs 和 (c) VGMFs@CoSe2的特性示意图,以及(d) VGMFs@CoSe2夹层在电池中的作用。


3小结 


在这项研究中,我们成功地制备了含有大孔和垂直石墨烯纳米片的CoSe2锚定层次碳纤维,以实现高性能锂-S电池。该研究为垂直石墨烯的实际应用提供了基础,并有助于将其扩展到相关的储能和转换设备。作者预计,这项研究将在为锂-硫电池制造先进3D石墨烯材料方面引发新的突破性想法。


文献:

  • DOI

  • https://doi.org/10.1039/D2TA10020G

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来源:文章来自JMCA网站,由材料分析与应用整理编辑。


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