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孔令斌Small:核殼結(jié)構(gòu)設(shè)計顯著提高鈉離子電池的倍率和循環(huán)性能

孔令斌Small:核殼結(jié)構(gòu)設(shè)計顯著提高鈉離子電池的倍率和循環(huán)性能
普魯士藍類似物成本低廉,理論比容量高,非常適合作為鈉離子電池的正極材料。普魯士藍類似物之一的NaxCoFe(CN)6 (CoHCF)具有較差的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性,而NaxFeFe(CN)6 (FeHCF)具有較好的倍率性能和循環(huán)性能。
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圖1 樣品形貌分析
蘭州理工大學(xué)孔令斌等設(shè)計了以CoHCF為核,F(xiàn)eHCF為殼的CoHCF@FeHCF核殼結(jié)構(gòu),以提高其電化學(xué)性能。TEM證明了核殼結(jié)構(gòu)的成功制備,TG表明復(fù)合材料樣品的結(jié)晶水含量較低。
通過電化學(xué)性能測試,核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料樣品在20C高倍率下的比容量為54.8 mAh g-1,在1C下循環(huán)100次的容量保持率為84.1%,在5C下循環(huán)200次的容量保持率為82.7%;而未改性的Co-HCF在20C高倍率下比容量幾乎消失,在1C下循環(huán)100次的容量保持率為78.5%,在5C下循環(huán)200次的容量保持率為59.9%。
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圖2 不同電極的電化學(xué)性能對比
動力學(xué)分析表明,在0.2 mV s-1條件下,CoHCF@FeHCF的表面電容為69.25%,高于未改性CoHCF的51.92%。
由CV計算的表觀鈉離子擴散系數(shù)表明,CoHCF@FeHCF核殼結(jié)構(gòu)的單個氧化還原峰具有更大的鈉離子擴散動力學(xué)特性,EIS測試的表觀鈉離子擴散系數(shù)也有類似的結(jié)論。因此,核殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計有利于加速電極的動力學(xué)過程。
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圖3 動力學(xué)研究
Designing CoHCF@FeHCF Core–Shell Structures to Enhance the Rate Performance and Cycling Stability of Sodium-Ion Batteries. Small 2023. DOI: 10.1002/smll.202302788

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