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201214760216木蟲(chóng) (著名寫手)
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[交流]
【電池材料】SnSe/少層石墨烯微納米結(jié)構(gòu)：鋰/鈉離子電池致密且耐用的陽(yáng)極材料
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依然發(fā)不了圖片，需要英文原文的私信我郵箱，并發(fā)送220505，我看到后會(huì)發(fā)給大家 一段話了解全文 通過(guò)等離子球磨法合成了具有高振實(shí)密度（2.3g·cm-3）的SnSe/少層石墨烯（FLG）復(fù)合材料，其中SnSe納米顆粒與FLG基體緊密結(jié)合。FLG可有效緩解SnSe在循環(huán)過(guò)程中體積膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力。等離子球磨后，F(xiàn)LG上形成大量空位缺陷，使SnSe納米顆粒與FLG基質(zhì)之間具有很強(qiáng)的親和力，防止長(zhǎng)期循環(huán)后SnSe顆粒聚集或分離。作為鋰離子電池的負(fù)極，在所報(bào)道的SnSe基陽(yáng)極中壽命最長(zhǎng)（在1.0A·g-1下2000次循環(huán)后容量保持率為92.8%）。鈉離子電池中，1.0A·g-1下1000次循環(huán)后容量保持率為91.6%。是一種很有前途的高性能鋰/鈉離子電池負(fù)極。 材料制備 將Sn粉、Se粉和EG在不銹鋼小瓶中混合，(Sn/Se)/EG的質(zhì)量比為7:3，Sn/Se的摩爾比為1:1，在純氬氣氛下等離子球磨處理20小時(shí)合成SnSe/FLG。P-milling是一種結(jié)合高能球磨和介質(zhì)阻擋放電等離子體的材料加工方法。通過(guò)在沒(méi)有等離子體的情況下對(duì)上述混合物進(jìn)行球磨20小時(shí)合成SnSe/C。摩爾比為1:1的Sn粉和Se粉的混合物進(jìn)行P-milling20小時(shí)來(lái)合成裸SnSe。 結(jié)果與討論 EG進(jìn)行P-milling后，數(shù)百納米的初級(jí)粒子組裝成幾微米的次級(jí)粒子，振實(shí)密度高達(dá)2.30g·cm-3。附聚物的表面變得光滑并涂有薄膜，表明FLG已成功包覆SnSe。SnSe/FLG粒徑遠(yuǎn)小于SnSe和SnSe/C。 圖片 圖1 (a)SnSe/FLG的SEM圖 (b)SnSe/FLG的TEM圖 (c)SnSe/FLG的SAED圖 (d)(b)-A區(qū)的HRTEM圖 (e,f)放大A區(qū)域的HRTEM圖 (g)(b)-B區(qū)的HRTEM圖 (h，i)B區(qū)域的放大HRTEM圖 SnSe、SnSe/C和SnSe/FLG中SnSe晶體的平均尺寸分別為24、15和8nm。與傳統(tǒng)球磨相比，P-milling可以更有效地減小SnSe晶體的尺寸，并且FLG包覆可以減少SnSe晶體的聚集。拉曼光譜表明P-milling20小時(shí)層狀EG更好的剝離為FLG，引起的缺陷（如空位等）更多。FLG基體的缺陷有利于Sn-C和Se-C鍵的形成，這增加了FLG對(duì)SnSe的親和力，是該負(fù)極具有優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性的關(guān)鍵之一。 圖片 圖2 (a)SnSe、SnSe/C和SnSe/FLG的XRD圖譜。(b,c)EG、SnSe/C 和 SnSe/FLG 的拉曼光譜。(d−f) SnSe/FLG 的 C 1s、Sn 3d 和 Se 3d XPS 光譜 上述獨(dú)特的微納結(jié)構(gòu)SnSe/FLG復(fù)合材料作為L(zhǎng)IB負(fù)極表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。SnSe/FLG的體積容量?jī)?yōu)于大多數(shù)報(bào)道的LIB陽(yáng)極。在隨后的循環(huán)中，放電/充電曲線相似，表明 SnSe/FLG具有高循環(huán)穩(wěn)定性。SnSe/FLG的倍率性能優(yōu)于SnSe和SnSe/C。此外，隨著電流密度降低，容量也可以完全恢復(fù)。經(jīng)過(guò)200次循環(huán)后，SnSe/FLG仍可提供830.8mAh·g-1的高容量，容量保持率為96.1%。SnSe和SnSe/C表現(xiàn)出嚴(yán)重的容量衰減，在200次循環(huán)后容量保持率分別僅為65.5%和30.4%。SnSe/FLG表現(xiàn)出最高和最穩(wěn)定的庫(kù)侖效率，這表明其具有最佳的反應(yīng)可逆性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，優(yōu)于其他報(bào)道的基于SnSe的陽(yáng)極。 圖片 圖3 電化學(xué)性能對(duì)比 Li/Li+。(a)CV曲線 (b)SnSe/FLG在0.2A·g-1的放電/充電曲線 (c)SnSe、SnSe/C和SnSe/FLG的倍率性能 (d,e)SnSe、SnSe/C和SnSe/FLG在0.2A·g-1下的循環(huán)性能和庫(kù)侖效率 (f)在高電流密度下測(cè)試的SnSe/FLG的循環(huán)性能 (g)本工作中用于鋰離子電池的SnSe/FLG陽(yáng)極的循環(huán)穩(wěn)定性與最近報(bào)道的SnSe基陽(yáng)極的比較 循環(huán)前SnSe和SnSe/C電極的厚度約為8.3和8.0μm，在0.2A·g-1下循環(huán)200次后厚度增加到約 25.2和18.9μm，循環(huán)后的電極出現(xiàn)了一些裂紋。SnSe/FLG電極在循環(huán)前后厚度從8.1變?yōu)?0.2μm，變化不明顯。循環(huán)后SnSe/FLG電極保持完整，沒(méi)有裂紋。相反，在SnSe和SnSe/C電極中有嚴(yán)重的裂紋。再次證明Sn-C和Se-C共鍵和FLG載體可以有效地抑制大的體積變化并防止電極的解體。 圖片 圖4 (a-c)循環(huán)前SnSe、SnSe/C和SnSe/FLG電極的橫截面SEM圖 (d-f)循環(huán)后SnSe、SnSe/C和SnSe/FLG電極的橫截面SEM圖 (g-i)SnSe、SnSe/C和SnSe/FLG電極在循環(huán)后的表面SEM圖 SnSe相可以在鋰化/脫鋰過(guò)程后重新出現(xiàn)在200次循環(huán)后，SnSe/FLG（111）峰的半峰寬幾乎沒(méi)有變化，大多數(shù)SnSe納米顆粒仍然均勻分布在SnSe/FLG電極中的碳基體中。 圖片 圖5 (a-c)不同循環(huán)后SnSe、SnSe/C和SnSe/FLG電極的非原位XRD圖 (d-f)SnSe、SnSe/C和SnSe/FLG電極在循環(huán)后的TEM圖 (g-i)SnSe、SnSe/C和SnSe/FLG電極在循環(huán)后的HRTEM圖 全電池測(cè)試顯示在0.5-3.3V的電壓窗口中，在0.5A·g-1下表現(xiàn)出602mAh·g-1的高可逆容量，在120次循環(huán)后仍保持526mAh·g-1的高容量。此外，SnSe/FLG復(fù)合材料還表現(xiàn)出極好的鈉儲(chǔ)存性能。 圖片 圖6 (a,b)SnSe/FLG//LiFePO4全電池在0.5和3.3V之間在0.5A·g-1下測(cè)試的放電/充電曲線和循環(huán)性能 (a)的插圖是由全電池點(diǎn)亮的LED面板。電化學(xué)性能與Na/Na+的關(guān)系：(c)SnSe/FLG在0.2mV·s-1下掃描的CV曲線 (d)SnSe/FLG在0.2A·g-1下的放電/充電曲線 (e)SnSe、SnSe/C和SnSe/FLG在0.2A·g-1下的循環(huán)性能 (f)SnSe、SnSe/C和SnSe/FLG的倍率性能 (g)在高電流密度下測(cè)試的SnSe/FLG的循環(huán)性能 上述結(jié)果表明，微納米結(jié)構(gòu)的SnSe/FLG復(fù)合材料作為L(zhǎng)IB和SIB陽(yáng)極表現(xiàn)出極好的電化學(xué)性能。優(yōu)異的電化學(xué)性能與其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)：(1)所獲得的微尺寸二次顆粒具有高振實(shí)密度，從而導(dǎo)致高體積容量和高體積能量密度。(2)FLG基體可以作為柔性緩沖層，有效緩解循環(huán)過(guò)程中SnSe體積變化產(chǎn)生的大應(yīng)力，同時(shí)還可以作為導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，為電子和離子傳輸提供快速通道。(3)Sn-C和Se-C的共鍵得益于大量空位缺陷的形成，使得SnSe納米顆粒與FLG基體之間具有很強(qiáng)的親和力，即使經(jīng)過(guò)多次循環(huán)，也可以通過(guò)防止SnSe聚集和分離來(lái)穩(wěn)定電極結(jié)構(gòu)。 結(jié)論 開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)便的P-milling一步法，用于合成具有高振實(shí)密度的微納米結(jié)構(gòu)SnSe/FLG復(fù)合材料，其中SnSe納米顆粒與FLG基質(zhì)牢固結(jié)合，組裝納米級(jí)初級(jí)粒子，然后組裝微米級(jí)二級(jí)顆粒。FLG基質(zhì)由于其超強(qiáng)的強(qiáng)度，可以有效緩解SnSe的大循環(huán)引起的應(yīng)力。由EG到FLG的Pmilling剝離中形成大量C空位缺陷形成Sn-C和Se-C共鍵，使SnSe納米顆粒與FLG基質(zhì)之間具有很強(qiáng)的親和力，防止SnSe聚集和在長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)后脫落。 以上結(jié)論來(lái)自于 Cheng, Deliang, Yang, et al. Sn-C and Se-C Co-Bonding SnSe/Few-Layered Graphene Micro-Nano Structure: Route to a Densely Compacted and Durable Anode for Lithium/Sodium-Ion Batteries. 圖片 (END) 等離子球磨技術(shù)由華南理工大學(xué)朱敏教授團(tuán)隊(duì)研制，是將冷場(chǎng)放電等離子體引入到機(jī)械振動(dòng)球磨中，利用近常壓下氣體在球磨罐中形成高能量的非平衡等離子體和機(jī)械球磨的協(xié)同作用，促進(jìn)粉末的組織細(xì)化、合金化、活性激活、化合反應(yīng)及加速原位氣-固相反應(yīng)等，能極大地提高球磨效率，顯著降低球磨污染，并形成獨(dú)特的結(jié)構(gòu)而顯著提高材料的性能。 注：文章內(nèi)容由小編精讀文獻(xiàn)后的總結(jié)歸納，僅供交流參考，版權(quán)歸原作者所有。如侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系 |
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201214760216
木蟲(chóng) (著名寫手)
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3樓2022-05-05 16:23:41
簡(jiǎn)單回復(fù)
JeromeXu2樓
2022-05-05 16:22
回復(fù)
201214760216(金幣+1): 謝謝參與
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tzynew4樓
2022-05-05 16:27
回復(fù)
201214760216(金幣+1): 謝謝參與
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