西安科技大学《Energy Fuels》：硫掺杂石墨烯包裹FeS2微球复合材料，用于锂离子电池

1成果简介 

高理论比容量和低成本的黄铁矿（FeS2）是一种很有前途的锂离子电池（LIBs）负极材料。然而，由于FeS2的低导电性和循环过程中的巨大体积膨胀，其作为阳极的应用受到很大限制。本文，西安科技大学Yating Zhang等研究人员在《Energy Fuels》期刊发表名为“Preparation of a Sulfur-Doped Graphene-Wrapped FeS2 Microsphere Composite Material for Lithium-Ion Batteries”的论文，研究提出一种简便的方法制备FeS2和硫掺杂的石墨烯(SG) 复合材料 (FeS2/SG)。该产品表现出良好的电化学性能，60次循环后在0.1 A·g-1时的高容量为1033.4 mAh·g -1，并由于其导电网络和多孔结构而具有良好的倍率性能。因此，理想的电化学性能和经济的合成路线，FeS2/SG 复合材料可以被视为是LIB负极的候选材料。

2图文导读  

图1. FeS2/SG的合成过程。

图2. (a-c) FeOOH/GO和FeS2/SG的SEM。(d) TEM图，(e)HRTEM图，(f) SAE图， (g) FeS2 /SG 的SEM 和元素映射。

图3. (a) FeS2/SG和FeS2的XRD图

(b) FeS2 /SG、FeS2和rGO的拉曼光谱，(c) FeS2 /SG的BET  (d) TGA曲线合成的FeS2/SG。

图4. FeS2 /SG复合材料的XPS光谱。

图5. (a) 在0.1mV·s –1下FeS2 /SG电极的CV 曲线，

(b)在 0.1 A·g–1下FeS2/SG电极的充放电曲线，(c) 在0.1A·g–1时FeS2 /SG、FeS2/G、FeS2和rGO的循环性能曲线，(d) FeS2/SG、FeS 2 /G、FeS2和rGO的倍率性能曲线，( e) FeS2/SG在2.5A·g –1下的循环性能曲线。

图6. (a) 在不同扫描速率下FeS2 /SG电极的CV曲线，

(b) 拟合的 log( i ) 和 log( v )直线，(c) 电容贡献（橙色）和扩散贡献（紫色) 扫描速率为0.6 mV·s–1， (d) 不同扫描速率下电容行为的百分比。

3小结 

综上所述，开发了一种简便的方法来制备FeS2和硫掺杂石墨烯（SG）复合材料（FeS2/SG）。结构表征表明，FeS2/SG复合材料由硫掺杂石墨烯和具有大三维导电网络结构的FeS2微球组成。这种独特的结构不仅增加了反应部位，减少了电荷传导路径，而且在循环过程中保持了阳极形态和结构的完整性。该电极具有良好的可逆容量和循环稳定性。因此，FeS2/SG复合材料有望成为LIB阳极的候选材料。

文献：

https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.1c02999

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来源：文章来自Energy Fuels网站，由材料分析与应用整理编辑。

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