SCMs|石墨烯调控FeSe纳米颗粒嵌入碳纳米纤维用于高性能钾离子电池
硒化亚铁因其资源丰富、环境友好、低毒等优点而备受关注。然而，与许多过渡金属硒化物类似，FeSe在充放电过程中存在电导率低、体积膨胀大等缺陷。
近日，湖南大学张明教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，通过在静电纺丝前驱体中加入氧化石墨烯作为添加剂，合成了一种氧化石墨烯调控的FeSe纳米颗粒嵌入到碳纳米纤维中的复合材料。作为钾离子电池(KIB)的负极，该复合材料在0.2 A g−1的电流密度下400次循环后可保持409 mA h g−1高容量，容量保持率接近100%。即使在2 A g−1的电流密度下，1700次循环后容量仍能保持在200 mA h g−1，容量保持率约为80.9%。
图1 钾离子电池的电化学性能。
研究发现，氧化石墨烯的引入可以减小FeSe纳米颗粒的直径，从而使得大部分纳米颗粒被包裹在碳纤维中，从而减轻了复合材料的体积膨胀，提高了复合材料的稳定性。此外，由石墨烯和碳纤维组成的基体可诱导高钾离子扩散动力学，改善材料的导电性并且增强赝电容性能，这赋予了复合材料优异的循环和倍率性能。
利用氧化石墨烯来调控碳纤维复合材料的微观结构和提高其导电性的策略可能为碳纤维在其他能源设备中的应用和发展提供新的启发。
文章信息
Luo, Y., He, H., Li, P. et al. Graphene-controlled FeSe nanoparticles embedded in carbon nanofibers for high-performance potassium-ion batteries. Sci. China Mater. (2022). https://doi.org/10.1007/s40843-021-1969-8
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