SCMs|碳纤维中可控修饰FeV2S4及其高容量长寿命储钠研究

拥有高比容量的金属硫化物作为负极材料在钠离子电池(SIBs)领域备受关注。FeV₂S₄作为一种典型的金属硫化物，由于体积变化大，存在容量衰减快、稳定性差的问题。近日,湖南大学张明教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，利用氧化石墨烯(GO)实现了对FeV₂S₄纳米粒子尺寸和分布的调控，使其更好地包裹在碳纳米纤维(CNFs)中，从而制备了FeV₂S₄@GO@CNF。

图1 FeV₂S₄@GO@CN的合成示意图。

FeV₂S₄@GO@CNF负极与表面拥有更多粒子的FeV₂S₄@CNF负极相比具有更优异的Na⁺存储性能。FeV₂S₄@GO@CNF用于钠离子电池负极时，200次循环(0.1 A g⁻¹)后容量仍然可保持在411 mA h g⁻¹，500次循环(1 A g⁻¹)后可保持在227 mA h g⁻¹。此外，在0°C下，经过150次循环(0.1 A g⁻¹)后，仍可以输出170.2 mA h g⁻¹的容量。以FeV₂S₄@GO@CNF作为负极，Na₃V₂(PO₄)₃/C作为正极的全电池在0.5 A g⁻¹下循环100 次后，其容量达到164 mA h g⁻¹。FeV₂S₄@GO@CNF表现出高比容量和稳定性，这是由于GO控制了FeV₂S₄的颗粒大小及其在CNFs中的分布，从而提高了FeV₂S₄@GO@CNF的稳定性。

图2 FeV₂S₄@GO@CNF//Na₃V₂(PO₄)₃/C 全电池的电化学性能和实际应用。

本研究为纳米CNF复合材料的制备提供了新思路。

相关结果最近发表于Science China Materials, 2020, 10.1007/s40843-020-1542-8。

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