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新2最新网址:南京师大周小四教授课题组在高性能钾离子电池负极材料研究获进展

admin2021-12-2826新2登陆线路

近日,南京师范大学化学与材料科学学院周小四教授课题组首先通过溶剂热制备超细SnS2纳米晶体,再利用溶剂置换和静电纺丝法将超细SnS纳米晶浸渍于多通道碳纳米纤维中(SnS@HMCFs)。作为钾离子电池负极材料,SnS@HMCFs显示出优异的钾存储性能。相关成果以“Confining Ultrafine SnS Nanoparticles in Hollow Multichannel Carbon Nanofibers for Boosting Potassium Storage Properties”为题在国际综合性权威期刊Science Bulletin(IF=11.78,SCI一区)上发表。

近年来,钾离子电池由于其成本低、钾资源丰富以及与锂离子电池类似的摇椅式储能机制等优点引起了广泛关注。然而,在电池的循环过程中较大的K+半径(1.38 Å)往往会造成负极材料颗粒的碎裂或粉化,导致可逆容量的迅速衰减。SnS由于高理论容量被认为是极具潜力的钾离子电池负极材料。与锡基氧化物相比,SnS表现出相对较弱的Sn-S键可以实现更好的可逆性,其连续的转化-合金化反应机制也能带来更高的首圈库仑效率和更快的电化学动力学。但SnS导电性较差,直接使用会导致较大的极化以及较低的利用率。周小四教授课题组发现以多通道碳纳米纤维为基底可以避免SnS纳米晶体的聚集,有效缓解充放电过程中SnS晶体的体积膨胀,从而实现快速的K+迁移。将超细SnS纳米晶与多通道碳纤维结合既保留了超细SnS晶体和多通道碳纤维的优势,又增强了材料导电性,提高了SnS的利用率。

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相关电化学测试结果清晰地展示了SnS@HMCFs作为钾离子电池负极材料的优异性能。在0.1 A g–1电流密度下首次充放电容量分别为427.5和621.3 mAh g–1(初始库仑效率为68.8%),循环300圈后表现出415.5 mAh g–1的高可逆容量,而在1 A g–1电流密度下经历1000次循环后仍能保持245.5 mAh g–1出色的可逆容量,表明SnS@HMCFs用于钾离子电池负极材料的巨大潜力。

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化科院在读硕士研究生贺雅楠是该论文的第一作者,周小四教授为唯一通讯作者,南京师范大学为第一署名单位。

来源:南京师范大学

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.scib.2021.09.020
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