华南理工大学康雄武教授Chem. Asian J. ：花状α-Ni(OH)2衍生、三维石墨烯包裹二磷化镍高性能储钠电极材料

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钠离子的离子半径较大，导致反应动力学较慢且电化学性能较差，许多用于锂离子电池的电极材料不适合用于钠离子电池。我们迫切需要寻找具有长寿命、高比容量的钠离子电池材料。过渡金属磷化物，如二磷化镍（NiP₂）具有的高理论比容量（1329 mA h g^–1），华南理工大学康雄武教授等人通过水热法合成的α-Ni(OH)₂微球，通过化学气相反应原位磷化获得NiP₂微球，并将其封装于三维石墨烯中（NiP₂@rGO），该复合材料对钠离子电池具有出色的电化学性能。

图1. （a-b）α-Ni(OH)₂微球的SEM图，（c）NiP₂、（d）NiP₂@rGO、（e）NiP₂@rGO的元素分布图，（f-g）NiP₂及（h-i）NiP₂@rGO的TEM和HRTEM图像。

图1显示了前体α-Ni(OH)₂及石墨烯包裹NiP₂的形貌。如图所示，α-Ni(OH)₂直径大约2μm，花瓣为薄片状；石墨烯包裹对NiP₂形貌并无显著影响，所获得的NiP₂均具有球形状。NiP₂晶格条纹间距为0.193 nm和0.223 nm，分别对应于NiP₂的（220）和（211）平面，与XRD数据一致（图2a），热重分析得到NiP₂@rGO中的石墨含量为27.1％（图2b）。

图2. NiP₂和NiP₂@rGO的（a）XRD及（b）TGA曲线

如图3a所示为NiP₂@rGO的CV曲线，0.005 V的还原峰对应于NiP₂形成Na₃P和Ni的转化反应。在第一个阳极扫描过程中，在0.47和2.2V处出现了两个较小的峰，这可归因于Na₃P的分解。NiP₂@rGO电极在电流密度是10 A g^–1，8000次循环后，比容量仍然维持在117 mA h g^–1，初始放电和充电容量分别为384.4和251.6 mA h g^–1，对应初始库仑效率为65％，改性能显著优于先前报道的磷基负极材料。NiP₂@rGO在电流密度为10 A g^–1时，可逆比容量为138.6 mA h g^–1，当电流密度返回至0.1 A g^–1时，仍可保持256.5 mA h g^–1的可逆比容量，显示出比NiP2更高的倍率性能（图3d）。

本文研究为制备基于过渡金属磷化物的高性能钠离子电池负极材料提供了新思路。

图3. NiP₂@rGO电极性能：（a）前三条CV曲线；（b）在电流密度为10 A g^–1时的放电-充电曲线；（c）在电流密度10A g^–1下的循环性能；（d）电极倍率性能；

原文链接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/asia.202100387

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