鈉離子電池（SIBs）和鉀離子電池（PIBs）被認(rèn)為是下一代電池極具吸引力的替代品，由于鉀和鈉在地球上很豐富，容量大且適宜的電壓，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，迄今為止，雙功能高性能負(fù)極的設(shè)計(jì)和應(yīng)用仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。硫化鉍因其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)，相對(duì)較大的層間距離，可容納較大半徑的離子，高理論容量和高體積容量等而適合用作負(fù)極材料。在本研究中，蒲公英樣Bi
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3/rGO分級(jí)微球作為PIBs的負(fù)極材料顯示出可逆容量，在100 mA·g
-1的電流密度下，1200次循環(huán)后可保持206.91 mAh·g
-1的容量。作為SIBs的負(fù)極材料，在2 A·g
-1條件下循環(huán)300次后，其初始庫(kù)倫效率高達(dá)97.43%。即使在10 A·g
-1的高電流密度下，經(jīng)過(guò)3,400個(gè)循環(huán)，仍可以保留120.3 mAh·g
-1。成功組裝的Na
3V
2(PO
4)
3@ rGO // Bi
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3/ rGO鈉離子全電池，在100 mA·g
–1循環(huán)60次后表現(xiàn)出穩(wěn)定的性能。以上結(jié)果表明，Bi
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3/ rGO具有作為PIBs和SIBs高性能雙功能負(fù)極的應(yīng)用潛力。
Scheme 1 Bi
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3/rGO分層微球的制備過(guò)程示意圖。
Figure 1 (a-c) Bi
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3的FESEM圖像。(d) Bi
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3/ rGO和HRTEM圖和相應(yīng)的晶格間距。Bi
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3/rGO的(e)和(f) FESEM圖，(g)和(h) TEM圖。(i)元素映射(C, Bi, S)。
Figure 2 Bi
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3/rGO復(fù)合材料的(a) TGA曲線(xiàn)，(b) N
2吸附/脫附曲線(xiàn)，(c) XRD譜圖，(d) XPS譜和 (e) Bi 4f, S 2p, c 1s譜。
Figure 3 Bi
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3/rGO鉀離子半電池的電化學(xué)性能。
Figure 4 (a)不同掃描速率下的CV曲線(xiàn)。(b) log(i)和log(v)的線(xiàn)性關(guān)系。(c)掃描速率為0.8 mV·s
-1時(shí)CV剖面的電容貢獻(xiàn)(紫色區(qū)域)。(d)不同掃描速率下贗電容貢獻(xiàn)率。
Figure 5 Bi
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3/rGO電極用于SIBs的電化學(xué)性能。
Figure 6 (a) 200 mA·g
-1時(shí)的首次充放電曲線(xiàn)。(b)不同電壓狀態(tài)下Bi
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3/rGO電極對(duì)應(yīng)的異位XRD譜圖。(c) Na
3V
2(PO
4)
3@ rGO // Bi
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3/ rGO鈉離子全電池的工作原理。(d)一個(gè)完整電池照明LED燈的圖像。(e)全電池的首次充放電曲線(xiàn)。(f) 在100 mA·g
-1下全電池的循環(huán)性能。
相關(guān)研究成果于2021年由山東大學(xué)徐立強(qiáng)教授課題組，發(fā)表在Nano Research（https://doi.org/10.1007/s12274-021-3407-y）上。原文：Dandelion-Like Bi
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3/rGO hierarchical microspheres as high-performance anodes for potassium-ion and half/full sodium-ion batteries。
教授 博士生導(dǎo)師 碩士生導(dǎo)師
性別：男
畢業(yè)院校：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
學(xué)歷：博士研究生畢業(yè)
學(xué)位：博士
在職信息：在職
所在單位：化學(xué)與化工學(xué)院
論文成果
[1] 李川川. Ultrahigh-Areal-Capacity Battery Anodes Enabled by Free-Standing Vanadium Nitride@N-Doped Carbon/Gra. ACS Applied Materials & Interfaces, 12, 49607, 2020.
[2] 孫秀萍. Dandelion-Like Bi2S3/rGO hierarchical microspheres as high-performance anodes for potassium-ion and . Nano Research, 2021.
[3] 孫秀萍. Yolk-shell structured CoSe2/C nanospheres as multifunctional anode materials for both full/half sodi. NANOSCALE, 2021.
[4] 董才富. Rational fabrication of CoS2/Co4S3@N-doped carbon microspheres as excellent cycling performance anod. Energy Storage Materials, 25, 679, 2020.
[5] 王璐. In-situ Nano-Crystallization and Solvation Modulation to Promote Highly Stable Anode Involving Alloy. ANGEWANDTE CHEMIE INTERNATIONAL EDITION, 2021.
[6] 荀佳紅. Facile Synthesis of High Electrochemical Performance Na2FePO4F@CNT&GN Cathode Material as Sodium Ion. ACS Appl. Energy Mater. , 3, 6232, 2020.
[7] 葛偉妮. Conductive cobalt doped niobium nitride porous spheres as an efficient polysulfide convertor for adv. Journal of Materials Chemistry A , 6276, 2020.
[8] Huang, Wei. Enteromorpha prolifera-derived Fe3C/C composite as advanced catalyst for hydroxyl radical generation. Journal of Hazardous Materials, 378, 2019.
[9] Hussain, Nadeem . Co0.85Se hollow spheres constructed of ultrathin 2D mesoporous nanosheets as a novel bifunctional-el. NANO RESEARCH, 12, 2941, 2019.
[10] Hussain, Nadeem. Ultrathin mesoporous F-doped -Ni(OH)(2) nanosheets as an efficient electrode material for water spli. Journal of Materials Chemistry A, 7, 9656, 2019.
[11] 徐化云 , 徐立強(qiáng) , 楊劍 and 錢(qián)逸泰. A Comparative Study of Nanoparticles and Nanospheres ZnFe2O4 as Anode Material for Lithium Ion Batte. Int. J. Electrochem. Sci., 7976, 2012.
[12] 徐立強(qiáng) , 錢(qián)逸泰 , 楊劍 and 陳博. General synthesis and formation mechanism of borides, carbides, and nitrides micro/nanocrystals. J. Solid Sate Chem., 194, 219, 2012.
[13] 徐立強(qiáng) , 徐化云 , 楊劍 , 錢(qián)逸泰 and 顧鑫. Synthesis of Spinel LiNixMn2-xO4 (x=0,0.1,0.16) and Their H
專(zhuān)利
高性能鋰離子二次電池負(fù)極材料多級(jí)結(jié)構(gòu)納米空心球的制備方法
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轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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