鈉離子電池應(yīng)用:規(guī)模化合成均一Fe1-xS納米材料
發(fā)布時(shí)間:2017-08-09 責(zé)任編輯:susan
【導(dǎo)讀】眾所周知,納米結(jié)構(gòu)對(duì)于提高納米材料的電化學(xué)性能起著至關(guān)重要的作用。然而,由于實(shí)驗(yàn)過程繁雜,規(guī)?;铣删哂刑厥饧{米結(jié)構(gòu)的納米材料,一直以來嚴(yán)重制約著納米材料的實(shí)用化。
引言
為彌補(bǔ)鋰離子電池在儲(chǔ)能方向應(yīng)用的局限性,鈉離子電池以其鈉資源豐富、分布廣泛和成本低廉等特點(diǎn)受到了人們的普遍關(guān)注,并有望在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域得到應(yīng)用。開發(fā)高性能負(fù)極材料對(duì)實(shí)現(xiàn)鈉離子電池的商業(yè)化至關(guān)重要。在備受關(guān)注的鈉離子電池負(fù)極材料中,硫化鐵具有理論容量高、高度可逆的氧化還原特性、自然資源豐富以及環(huán)境友好等特點(diǎn),是極具潛力的新型負(fù)極材料之一。眾所周知,納米結(jié)構(gòu)對(duì)于提高納米材料的電化學(xué)性能起著至關(guān)重要的作用。然而,由于實(shí)驗(yàn)過程繁雜,規(guī)?;铣删哂刑厥饧{米結(jié)構(gòu)的納米材料,一直以來嚴(yán)重制約著納米材料的實(shí)用化。
成果簡介
近日,南京航空航天大學(xué)彭生杰教授課題組通過一步硫化的方法設(shè)計(jì)制備出適合規(guī)?;a(chǎn)的形貌均一的Fe1-xS納米材料。作為鈉離子電池負(fù)極材料,該材料展現(xiàn)了優(yōu)異的倍率性能和良好的循環(huán)穩(wěn)定性(經(jīng)過2000周循環(huán),在10 A g-1的電流密度下,可逆容量保持率仍舊可以達(dá)到大約100%)。動(dòng)力學(xué)分析表明,贗電容的決定性作用,是該材料具有良好倍率性能的關(guān)鍵。同時(shí),通過原位XRD表征,研究了Fe1-xS納米材料的儲(chǔ)鈉機(jī)理。此外,利用Na0.6Co0.1Mn0.9O2與Fe1-xS匹配構(gòu)成鈉離子電池全電池,表現(xiàn)出較高的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性(在電流密度20 mA g-1時(shí),經(jīng)過100周循環(huán),容量保持在約380 mAh g-1)。該項(xiàng)工作以“Large-scale synthesis of highly uniform Fe1-xS nanostructures as a high-rate anode for sodium ion batteries”為題在線發(fā)表在期刊Nano Energy上(2017, 37, 81-89)。
圖文導(dǎo)讀
圖1. Fe1-xS納米材料的物理表征
(a,b)Fe1-xS納米材料在不同放大倍率下的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像;(c,d)Fe1-xS納米材料的投射電子顯微鏡(TEM)圖像,插圖:電子衍射圖像;(e-g)Fe1-xS納米材料各元素的EDX面掃描圖。
圖2. Fe1-xS納米材料的電化學(xué)性能
Fe1-xS納米材料的(a)CV圖;(b)充放電曲線圖;(c)循環(huán)穩(wěn)定曲線;(d)交流阻抗圖;(e)不同充放電倍率下循環(huán)穩(wěn)定性曲線。
圖3. Fe1-xS納米材料的動(dòng)力學(xué)性能
Fe1-xS納米材料的(a)倍率性能曲線;(b)相應(yīng)倍率下充放電曲線;(c)不同掃速下的CV曲線;(d)相應(yīng)氧化還原峰下的log i vs. log v曲線;(e)不同掃速下的贗電容貢獻(xiàn);(f)掃速為0.5 mV s-1時(shí),CV曲線及相應(yīng)贗電容所占比例。
圖4. Fe1-xS納米材料的儲(chǔ)鈉機(jī)理研究
(a)第一周充放電原位XRD圖;(b)第三周充放電原位XRD圖;(c)一定充放電電位下XRD圖。
圖5. Fe1-xS納米材料的鈉離子全電池性能
(a)Na0.6Co0.1Mn0.9O2正極和Fe1-xS負(fù)極充放電曲線對(duì)比;Na0.6Co0.1Mn0.9O2/Fe1-xS全電池在電流密度20 mA g-1時(shí)的電化學(xué)性能(b,c)充放電曲線;(d)循環(huán)穩(wěn)定性曲線。
小結(jié)
該研究通過簡單一步硫化的方法成功制備了均一Fe1-xS納米結(jié)構(gòu)。作為鈉離子電池電極材料,表現(xiàn)出良好的倍率性能和超長的循環(huán)穩(wěn)定性。值得注意的是,其優(yōu)異的儲(chǔ)鈉性能也在鈉離子全電池中得以充分展現(xiàn),進(jìn)一步表明了其潛在的商業(yè)化應(yīng)用價(jià)值。
特別推薦
- 數(shù)字儀表與模擬儀表:它們有何區(qū)別?
- 基于APM32F411的移動(dòng)電源控制板應(yīng)用方案
- 基于GD32F407VET6主控芯片的永磁同步電機(jī)控制器設(shè)計(jì)
- 光迅科技發(fā)布O波DWDM光模塊
- 長光辰芯發(fā)布16MP全局快門CMOS圖像傳感器
- Murata推出更適合薄型設(shè)計(jì)應(yīng)用場(chǎng)景的3.3V輸入、12A輸出的DCDC轉(zhuǎn)換IC
- 合熠智能推出超小型激光光電傳感器,堅(jiān)固耐用,精準(zhǔn)檢測(cè)
技術(shù)文章更多>>
- DigiKey與 Lippincott 合作品牌煥新項(xiàng)目榮獲2025年度 Graphis 設(shè)計(jì)大賽金獎(jiǎng)
- 貿(mào)澤電子、Silicon Labs和Arduino聯(lián)手贊助2024 Matter挑戰(zhàn)賽比賽現(xiàn)已開放報(bào)名
- 貿(mào)澤與Qorvo攜手推出全新電子書探索智能家居的聯(lián)網(wǎng)需求和所需的技術(shù)
- 儲(chǔ)能系統(tǒng):如何輕松安全地管理電池包
- 基于GD32F407VET6主控芯片的永磁同步電機(jī)控制器設(shè)計(jì)
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
Cirrus Logic
CNR
CPU
CPU使用率高
Cree
DC/AC電源模塊
dc/dc
DC/DC電源模塊
DDR2
DDR3
DIY
DRAM
DSP
DSP
D-SUB連接器
DVI連接器
EEPROM
Element14
EMC
EMI
EMI濾波器
Energy Micro
EPB
ept
ESC
ESD
ESD保護(hù)
ESD保護(hù)器件
ESD器件
Eurotect