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华南师范大学王新&武汉工程大学商超群:自支撑NiSe@C@NCNFs电极的制备及其储钠性能研究

2022-03-17   易丝帮

NiSe因其卓越的理论容量和超长的循环寿命而被认为是一种有效的储钠电极材料。尽管如此,较大的体积波动和缓慢的反应动力学导致NiSe表现出较差的倍率性能和循环稳定性。此外,传统的电极制备技术需要使用导电的粘合剂化学品,从而使得所制备材料的电化学性能较差。为了解决这些问题,通过静电纺丝Ni-MOF前驱体和随后的硒化反应成功制备出自支撑NiSe基电极(NiSe@C@NCNFs),NiSe纳米颗粒由MOF衍生的多孔碳原位保护,从而确保钠储存的长期循环稳定性。而且,独特的电极结构设计可以改善负极-电解质界面接触,缩短钠离子传输路径,加快反应动力学。相应的动力学分析表明,NiSe@C@NCNFs的钠化/脱钠过程可产生主要的表面赝电容贡献,保证了其卓越的倍率性能。

 

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图1.(a)硒化前Ni-MOF/PAN的SEM图像。NiSe@C@NCNFs材料电极:(b-c)顶视和侧视SEM图像,(d-e)TEM和HRTEM图像,(f)SAED和(g)EDS元素映射。

 

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图2.(a)NiSe@C@NCNFs的XRD。(b)NiSe@C@NCNFs和NiSe@NCNFs的TGA。(c)NiSe@C@NCNFs和NiSe@NCNFs的BET。(d)NiSe@C@NCNFs和NiSe@NCNFs的BJH孔径分布。NiSe@C@NCNFs的XPS光谱:(e)Ni2p;(f)Se3d。

 

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图3.NiSe@C@NCNFs电极:(a)0.2mV/s时的CV曲线。(b)0.1A/g下的线性充放电曲线。NiSe@C@NCNFs和NiSe@NCNFs电极的电化学性质:(c)在0.1A/g下进行第2至第100次循环的循环稳定性。(d)从0.1到2A/g再切换至0.1A/g的倍率性能。(e)NiSe@C@NCNFs在2A/g下的超长循环稳定性。

 

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图4.NiSe@C@NCNFs材料电极:(a)NiSe@C@NCNFs在不同扫描速率下的CV曲线,(b)不同峰值电流和扫描速率下的b值。(c)0.6mV/s下的CV曲线和赝电容比例。(d)不同扫描速率下电容控制和扩散控制的贡献比例。

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