静电纺丝N掺杂碳纳米管封装CoSn纳米盒用于高性能锂钾离子电池

　　厦门大学李秋红Appl. Surf. Sci.：静电纺丝N掺杂碳纳米管封装CoSn纳米盒用于高性能锂/钾离子电池
　　DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.150599
　　在此，研究者报告了一种将中空CoSn合金纳米盒封装在N掺杂碳纳米管中（CoSn@N-C纳米管）的新型结构，用于锂离子电池（LIBs）和钾离子电池（PIBs）。该结构是通过静电纺丝法和随后的煅烧工艺合成的。所得的中空N掺杂碳纳米管不仅有效保证了CoSn合金的稳定性，而且加快了离子/电子传输速率。此外，CoSn纳米盒内部的惰性Co和中空结构可以缓冲CoSn合金在循环过程中的体积膨胀。受益于组分的分层纳米结构和协同效应，LIBs电极在0.2A/g下循环450次后的可逆容量为653mA/g。值得注意的是，在PIBs中，CoSn@N-C纳米管表现出10A/g的高倍率性能和出色的循环寿命（在0.5A/g下循环2000次后为178mAh/g）。
　　图1.（a-b）CoSn（OH）6纳米盒的SEM图像。（c-e）CoSn@N-C纳米管的SEM图像。（f）CoSn@N-C纳米管的EDX光谱。插图：元素的比重和原子百分比。
　　图2.（a）CoSn@N-C纳米管的XRD图。（b）CoSn@N-C纳米管和纯碳纳米管的拉曼光谱。
　　图3.预制备的CoSn（OH）6纳米盒的（a）TEM，（b）HRTEM图像和（c）SAED图谱。（d）CoSn@N-C纳米管的（d）TEM，（e）HRTEM和（f）SAED图谱。
　　图4.CoSn@N-C纳米管中（a）Sn3d，（b）Co2p，（c）C1s和（d）N1s的XPS光谱。
　　图5.CoSn@N-C纳米管的储锂性能。（a）CV曲线，（b）GDC曲线，（c）CoSn@N-C纳米管、纯CoSn纳米盒和纯碳纳米管在0.2A/g时的循环性能比较，（d）倍率性能。
　　图6.（a）在LIBs中CoSn@N-C纳米管电极于不同扫描速率下的CV曲线。（b）根据特定峰计算的b值。（c）当扫描速率为1.0mV/s时的赝电容贡献（粉红色区域）。（d）不同扫描速率下赝电容贡献的相应百分比。
　　图7.CoSn@N-C纳米管的储钾性能。（a）CV曲线，（b）GCD曲线，（c）CoSn@N-C纳米管、纯CoSn纳米盒和纯碳纳米管在0.1A/g时的循环性能比较，（d）倍率性能，（e）0.5A/g下CoSn@N-C纳米管的循环性能。
　　图8.CoSn@N-C纳米管的分层纳米结构示意图及其结构优势。
　　文章来源：北京永康乐业公司 http://www.biofabrication.cn/
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