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电纺SnSe/C纳米纤维作为锂离子和钠离子电池无粘合剂阳极

2019-12-24   易丝帮

DOI:10.1016/j.jpowsour.2019.227559

具有优良机械柔韧性的电极设计是开发具有机械耐久性和优异电化学性能的储能装置的关键。本文通过静电纺丝技术和随后的煅烧成功地合成了一种柔性的SnSe/C纳米纤维膜。从宏观的角度来看,SnSe/C纳米纤维膜可以容忍弯曲角度为180°,而没有任何断裂,表明其优越的机械柔韧性。从微观上看,SnSe纳米粒子沿碳纳米纤维骨架均匀分布。碳纳米纤维骨架不仅可以作为导电基体,提高复合材料的导电性,还可以作为缓冲材料,减轻电化学反应过程中的体积膨胀。当用作锂/钠离子电池的无粘合剂和无集电器阳极时,这些优点赋予SnSe/C纳米纤维优异的电化学性能。SnSe/C纳米纤维阳极在锂离子电池中循环500次后,在1000 mAh g-1时可提供405 mAh g-1的稳定放电容量,在钠离子电池中循环200次后,在200 mA g-1时可提供290 mAh g-1的稳定放电容量。这些结果表明,SnSe/C纳米纤维是一种很有前途的柔性锂离子和钠离子电池负极材料。


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图1.SnSe/CNF制备过程的示意图。


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图2.(a,b)前体纳米纤维的FE-SEM图像。(c,d)SnSe/CNF的FE-SEM图像。插图:SnSe/CNF电极的数码照片。


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图3.SnSe/CNF的(a)X射线衍射图,(b)拉曼光谱和(c)TG-DSC曲线。(d)SnSe/CNF的孔径分布曲线和N2吸附-解吸等温线(插图)。SnSe/CNF的高分辨率(e)N1s和(f)C1s XPS光谱。


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图4.(a)SnSe/CNF的TEM图像。(b)SnSe/CNF的HR-TEM图像和相应的晶面间距统计表(插图)。(c)SnSe/CNF的HAADF图像和(d-i)相应元素映射图像。


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 图5.SnSe/CNF在锂离子电池中的电化学性能:(a)扫描速度为0.1 mV s-1的循环伏安曲线;(b)50 mA g-1时的放电/充电曲线;(c)评分表现和相应的库仑效率;(d)在50至4000 mA g-1的各种电流密度下的放电/充电曲线;1000 mA g-1下500次循环的循环性能和相应的库伦效率。


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图6.在锂离子电池中进行速率性能测试后,SnSe/CNF电极的表征:(a)数码照片;(b)TEM和(c)HAADF图像;(d-i)元素映射图像。


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图7.SnSe/CNF在钠离子电池中的电化学性能:(a)扫描速率为0.1 mV s-1的扫描伏安曲线,;(b)50 mA g-1时的放电/充电曲线;(c)评分表现和相应的库仑效率;(d)在50至2000 mA g-1的各种电流密度下的放电/充电曲线;200 mA g-1下200次循环的循环性能和相应的库仑效率。


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图8.在钠离子电池中进行速率性能测试后,SnSe/CNF电极的表征:(a)数字照片;(b)TEM和(c)HAADF图像;(d-i)元素映射图像。



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