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中国科学技术大学季恒星课题组--黑磷-石墨-聚苯胺基三元复合材料对稳定高可逆容量钠离子电池阳极的协同作用

近年来,由于其独特的二维结构、良好的电子导电性和较高的理论容量,层状黑磷BP作为钠离子电池阳极材料受到了广泛的关注。但由于P原子利用率?#31995;停?#22312;嵌钠/脱钠循环过程中产生较大的体积膨胀使得结构断裂,导致BP基复合材料的?#23548;?#27604;容量低于预期。本论文研究了一种三元复合材料,包含BP,石墨和聚苯胺(BP-G / PANI)(BP质量大于65%)。该三元复合材料提供优化的离子通道(电解质→PANI→BP-G→BP),能降低电极的电荷转移电阻。此外,进一步的X射线吸收光谱测量表明,BP-G复合材料中石墨的存在能使BP深度钠化,实现较高的嵌钠/脱钠的可逆性;均匀涂覆的PANI在充放电过程中限制了BP电极的体积膨胀,保证了BP-G /PANI循环稳定性。该复合材料子在0.25 A g-1下展现出1530 mA h gcompo-1的高可逆比容量,并且在高电流密度4A g-1下循环1000次后,容量保持仍有520 mA h gcompo-1

Figure 1.(a) BP-GBP-G/PANI电极的钠化示意图。 BP-G /PANIBP(b) Raman谱和(c) XRD图谱。BP-G/PANI(d) TEM图和(e) HRTEM图。(f-i) BP-G/PANI元素分布图。

 

Figure 2. aBPBP-GP K边缘XAS光谱。(bBP-G和(cBP的非原位XAS P K边缘光谱。(d) BP-G/PANI电极和(e) BP-G电极的横断面SEM图。

 

Figure 3. BP-G/PANI(a) 充放电曲线和(b)倍率性能。(c) BPBP/PANIBP- GBP- G /PANI0.5 A g-1下的循环稳定性和库仑效率。(d) BPBP-GBP-G /PANIRct(e) BP-G/PANI4 A g-1下的循环稳定性和库仑效率。

 

Figure 4. (a)100次循?#27867;?/span>BP-G/PANITEM图。(b-g) HRTEM图像。(h-k)经过100次循?#27867;?#30340;BP-G/PANI元素分布图。

相关研究成果于2019年由中国科学技术大学季恒星课题组,发表在ACS Appl. Mater. InterfacesDOI: 10.1021/acsami.9b04088)上。原文:Synergy of Black Phosphorus-Graphite-Polyaniline-Based Ternary Composites for Stable High Reversible Capacity Na-Ion Battery Anodes 

 

 

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