還原氧化石墨烯包裹FeS2復(fù)合材料作為高性能鈉離子電池負(fù)極材料

更新時間：2018-04-18

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【引言】

雖然鋰離子電池被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，但是鋰資源的缺少對其發(fā)展是極大的限制，所以研究工作者著眼于占據(jù)資源優(yōu)勢的鈉離子電池。鈉離子電池由于具有成本低、儲量豐富、分布廣泛的特點，將成為鋰離子電池的理想替代者。鈉離子電池主要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液等組成，其中電極材料的性能直接決定了電池的電化學(xué)性能。因此，對于鈉離子電池電極材料的研究成為了當(dāng)前研究的重點。FeS₂的理論容量高達(dá)894 mAh/g，被視為一種非常有前景的鈉離子負(fù)極材料，但由于其電導(dǎo)率低、體積膨脹大、導(dǎo)致可逆容量低、循環(huán)穩(wěn)定性差，限制了材料的實際應(yīng)用。

【成果介紹】

王紅強(qiáng)等人發(fā)表了題為“Reduced Graphene Oxide-Wrapped FeS₂ Composite as Anode for High-Performance Sodium-Ion Batteries”的文章。該文章中闡述了制備一種具有優(yōu)異電化學(xué)性能的還原氧化石墨烯包裹FeS₂復(fù)合材料(FeS₂/rGO)的方法。外層包裹的rGO可以提高FeS₂的電導(dǎo)率、比表面積、和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。得益于兩者的復(fù)合效應(yīng)，FeS₂/rGO負(fù)極材料同時具備高比容量、高倍率性能、和優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性：在100 mA/g和10 A/g條件下的初始放電容量分別高達(dá)1263.2和344 mAh/g。循環(huán)100個周期后，放電容量仍保持在609.5 mAh/g。該方法為制造高性能金屬硫化物/rGO復(fù)合材料提供了新思路，可將其應(yīng)用于鋰離子電池或鈉離子電池。

【圖文導(dǎo)讀】

圖1 ：

a) 所制備的Fe₃O₄和Fe₃O₄/rGO前驅(qū)體的XRD圖。

b) Fe₃O₄的SEM圖。

c) Fe₃O₄/rGO的SEM圖。

d) Fe₃O₄/rGO的TEM圖。

圖2：

制備的FeS₂/rGO復(fù)合材料的XRD圖。

b、c) FeS₂的SEM圖像。

d) FeS₂/rGO復(fù)合材料的SEM圖像。

e、f) FeS₂/rGO復(fù)合材料的TEM圖像。

g、h) FeS₂/rGO復(fù)合材料的HRTEM圖像。

i) FeS₂/rGO復(fù)合材料的SAED圖。

圖3：

a) FeS₂和FeS₂/rGO復(fù)合材料的TG曲線

b) FeS₂和FeS₂/rGO復(fù)合材料的N₂吸附—脫附曲線。

圖4：

a) FeS₂的CV曲線。

b) FeS₂/rGO的CV曲線。

圖5：

FeS2/rGO的恒流充放電曲線。
FeS₂和FeS₂/rGO復(fù)合材料的循環(huán)壽命和庫侖效率。
FeS₂和FeS₂/rGO復(fù)合材料的倍率性能。
FeS₂和FeS₂/rGO復(fù)合材料的奈奎斯特圖。

圖6：

新鮮制備的FeS₂/rGO電極的SEM圖。
100次充放電循環(huán)后FeS₂/rGO電極的SEM圖。

c、d) 100次充放電循環(huán)后FeS₂/rGO電極的TEM圖。

文獻(xiàn)：Wang Q, Guo C, Zhu Y, et al. Reduced Graphene Oxide-Wrapped FeS 2, Composite as Anode for High-Performance Sodium-Ion Batteries[J]. Nano-Micro Letters, 2018, 10(2):30.