Sn4P3多孔碳纳米纤维作为钠离子电池的自支撑阳极

　　J. Power Sources：J. Power Sources：Sn4P3@多孔碳纳米纤维作为钠离子电池的自支撑阳极
　　DOI:10.1016/j.jpowsour.2020.228116
　　Sn4P3是一种很有前途的钠离子电池阳极材料。然而，Sn4P3在循环过程中可大体积膨胀，这导致电极碎裂和不良的循环性能。为了解决这个问题，使用静电纺丝结合热处理将Sn4P3纳米点封装到多孔的自立式碳纳米纤维（称为Sn4P3@CNF）中。该操作实现了良好的容量和长期稳定性，这归因于独特的纤维结构和超小的Sn4P3颗粒尺寸（8 nm）。多孔结构使电解质易于渗透到纤维中，从而增加了电化学反应位点的数量。此外，多孔纤维中的空隙有效地适应了钠化和脱钠过程中的体积膨胀。基于这种合理的结构，经过200个循环，可实现710 mA hg-1以上的高可逆容量。使用Sn4P3@CNF阳极和Na3V2（PO4）3阴极的完整SIBs表现出3 V的良好平均工作电压和252 Wh kg-1的高能量密度。这项工作证明了Sn4P3@CNF作为下一代SIBs阳极的巨大潜力。
　　图1.a）Sn4P3@CNF的制备示意图，b）Sn4P3@CNF的SEM、c）TEM、d）HRTEM和e）EDX映射图像。
　　图2.a）Sn@CNF和Sn4P3@CNF的XRD。b）Sn4P3@CNF的N2吸收-解吸等温线和孔径分布曲线（插图）。XPS光谱扫描：c）全扫描，d）C 1s，e）P 2p，以及f）Sn4P3@CNF的Sn 3 d区。g）Sn4P3@CNF的拉曼光谱。h）Sn4P3@CNF的TGA。
　　图3.a）以0.1 mV s-1的速率扫描的循环伏安曲线，并且b）在0.01-3 V的电压范围内，以100 mA g-1的电流密度测试的Sn4P3@CNF电极的恒电流放电/充电曲线c）Sn4P3@CNF在100 mA g-1的电流下的循环性能d）Sn4P3@CNF的倍率容量e）Sn4P3@CNF在1000 mA g-1的电流下的长循环稳定性。
　　图4.a）电子传输机理的示意图，b）纤维内部的多孔结构，c）碱化过程和d）脱氮过程的示意图。
　　图5.a）半电池中Na3V2（PO4）3（NVP）和Sn4P3@CNF的充放电曲线。b）硬币型NVP//Sn4P3@CNF全电池在0.2C（1C=120 mA g-1）时的首次充电/放电曲线。c）硬币型NVP//Sn4P3@CNF全电池在0.2C下的循环性能和库仑效率。d）不同钠电池体系的能量密度比较。
　　链接地址：http://www.espun.cn/News/Detail/43215
　　文章来源：易丝帮
　　DOI:10.1016/j.jpowsour.2020.228116
　　Sn4P3是一种很有前途的钠离子电池阳极材料。然而，Sn4P3在循环过程中可大体积膨胀，这导致电极碎裂和不良的循环性能。为了解决这个问题，使用静电纺丝结合热处理将Sn4P3纳米点封装到多孔的自立式碳纳米纤维（称为Sn4P3@CNF）中。该操作实现了良好的容量和长期稳定性，这归因于独特的纤维结构和超小的Sn4P3颗粒尺寸（8 nm）。多孔结构使电解质易于渗透到纤维中，从而增加了电化学反应位点的数量。此外，多孔纤维中的空隙有效地适应了钠化和脱钠过程中的体积膨胀。基于这种合理的结构，经过200个循环，可实现710 mA hg-1以上的高可逆容量。使用Sn4P3@CNF阳极和Na3V2（PO4）3阴极的完整SIBs表现出3 V的良好平均工作电压和252 Wh kg-1的高能量密度。这项工作证明了Sn4P3@CNF作为下一代SIBs阳极的巨大潜力。
　　图1.a）Sn4P3@CNF的制备示意图，b）Sn4P3@CNF的SEM、c）TEM、d）HRTEM和e）EDX映射图像。
　　图2.a）Sn@CNF和Sn4P3@CNF的XRD。b）Sn4P3@CNF的N2吸收-解吸等温线和孔径分布曲线（插图）。XPS光谱扫描：c）全扫描，d）C 1s，e）P 2p，以及f）Sn4P3@CNF的Sn 3 d区。g）Sn4P3@CNF的拉曼光谱。h）Sn4P3@CNF的TGA。
　　图3.a）以0.1 mV s-1的速率扫描的循环伏安曲线，并且b）在0.01-3 V的电压范围内，以100 mA g-1的电流密度测试的Sn4P3@CNF电极的恒电流放电/充电曲线c）Sn4P3@CNF在100 mA g-1的电流下的循环性能d）Sn4P3@CNF的倍率容量e）Sn4P3@CNF在1000 mA g-1的电流下的长循环稳定性。
　　图4.a）电子传输机理的示意图，b）纤维内部的多孔结构，c）碱化过程和d）脱氮过程的示意图。
　　图5.a）半电池中Na3V2（PO4）3（NVP）和Sn4P3@CNF的充放电曲线。b）硬币型NVP//Sn4P3@CNF全电池在0.2C（1C=120 mA g-1）时的首次充电/放电曲线。c）硬币型NVP//Sn4P3@CNF全电池在0.2C下的循环性能和库仑效率。d）不同钠电池体系的能量密度比较。
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