 |
 |
 |
 |
 |
 |
||
 |
 |
 |
 |
 |
| 10 | 1/1 | 返回列表 |
| 查看: 1951 | 回復(fù): 9 | |||
[交流]
【電池材料】將SnO2納米顆粒與MoS2納米片結(jié)合以實現(xiàn)高度可逆和循環(huán)穩(wěn)定的鋰/鈉存儲
|
|||
|
今天分享錫碳材料的文章，需要英文原文的私信我：2311226，并留下你的郵箱地址，我看到后會把文獻(xiàn)發(fā)您郵箱。 一段話了解全文 通過等離子體輔助球磨將SnO2納米顆粒與MoS2納米片相結(jié)合，制備了一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)。該異質(zhì)結(jié)構(gòu)由原位剝離的MoS2納米片組成，主要以1T相存在，通過牢固的鍵合將SnO2納米顆粒緊緊包圍。這種結(jié)構(gòu)有效地緩解了循環(huán)過程中的體積變化和顆粒聚集。此外，MoS2的鋰化產(chǎn)物Mo對Sn的強(qiáng)親和力，在抑制Sn納米晶粒的粗化中起著關(guān)鍵作用，增強(qiáng)了Sn在循環(huán)過程中向SnO2轉(zhuǎn)變的可逆性。以0.2A·g-1的倍率放電/充電，循環(huán)300圈后，其可逆容量高達(dá)1173.4mAh g-1。即使在1.0和5.0A g-1的高倍率下循環(huán)800圈，它仍然保持著1005.3和768.8mAh g-1的可逆容量。此外，該異質(zhì)結(jié)構(gòu)在全鋰離子電池和鈉離子電池中均表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。 關(guān)鍵字：T-MoS2，異質(zhì)結(jié)，鋰離子電池，Sn粗化，SnO2 材料制備 將質(zhì)量比為1：1的SnO2粉末和MoS2粉末混合，在純Ar氣氛下P-milled (Plasma-BM-L)15h，得到SnO2/MoS2復(fù)合材料。作為對比，在相同條件下分別對SnO2和MoS2粉體進(jìn)行P-milled，分別得到SnO2和MoS2(B-SnO2和B-MoS2)。SnO2/石墨烯納米片(SnO2/GNs)是由SnO2和膨脹石墨(EG)(1∶1,w/w)的混合物等離子球磨在15小時內(nèi)制備的。 結(jié)果與討論 圖1 a)合成示意圖 b)XRD圖譜。c)拉曼光譜。d) Sn3d XPS圖譜，e，f) Mo3d和S2p XPS圖譜 磨球施加沖擊力，放電等離子體產(chǎn)生快速加熱。這些過程有效地細(xì)化了SnO2和剝離了MoS2。因此，MoS2納米片包裹著SnO2納米顆粒，從而形成核殼結(jié)構(gòu)。此外，MoS2包裹的SnO2納米顆粒團(tuán)聚成二次微顆粒。XRD表明在等離子球磨過程中，剝離的M·oS2層經(jīng)歷了從0.61nm到0.71nm的膨脹。SnO2/MoS2的拉曼光譜顯示MoS2的E2g和A1g帶向低波數(shù)移動，并且它們之間的差異減小。等離子球磨技術(shù)可對MoS2進(jìn)行剝離和并發(fā)生層間膨脹。采用XPS表征來評估SnO2/MoS2的化學(xué)狀態(tài)。表明SnO2阻止了剝離的MoS2納米片的重新堆疊，SnO2有輕微的氧化。 圖2 a-c)B-MoS2，B-SnO2和SnO2/MoS2的SEM圖像 d)SnO2/MoS2的TEM圖像，插圖對應(yīng)SAED圖案 e，f)HRTEM圖像 g)HAADF-STEM圖像，和SnO2/MoS2的h-k)Sn，O，Mo，S元素映射 使用SEM和TEM技術(shù)對SnO2/MoS2的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。SnO2/MoS2呈現(xiàn)出獨(dú)特的由納米顆粒堆疊而成的微米顆粒結(jié)構(gòu)。SAED圖譜證實了微粒劑中存在SnO2和MoS2。SnO2/MoS2的元素分布圖顯示，Mo和S分散在整個微米顆粒中，而Sn則表現(xiàn)為集中的點(diǎn)狀，表明SnO2納米顆粒鑲嵌在MoS2基體中。HRTEM照片中SnO2納米顆粒周圍少層MoS2的包裹清晰可見。在SnO2納米顆粒的邊緣，可以觀察到明顯的5~10層MoS2包裹，間距為0.74nm。 圖3 對Li/Li+的電化學(xué)性能。a)在0.2mV·s-1下掃描的CV曲線，b)SnO2/MoS2在0.2A·g-1下的恒電流放電/充電曲線。c-f)ICEs，循環(huán)性能，在0.2 A·g-1下的循環(huán)CE，以及B-SnO2，B-MoS2，SnO2/GNs和SnO2/MoS2的倍率性能。g)SnO2/MoS2的高倍率循環(huán)性能。h)比較本工作中的SnO2/MoS2負(fù)極和最近報道的SnO2基負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性 為了評估SnO2/MoS2負(fù)極儲鋰性能，組裝了硬幣型半電池。SnO2/MoS2的循環(huán)伏安曲線揭示了MoS2和SnO2共同參與的脫嵌鋰過程。在最初的陰極掃描中，在1.25和0.45V處觀察到的峰分別歸因于Li+的嵌入和隨后的MoS2向Mo的轉(zhuǎn)化反應(yīng)。此外，1.05V處的峰歸屬于SnO2向Sn的轉(zhuǎn)化，0.76和0.18V處的峰對應(yīng)于Sn向LixSn的合金化。在陽極掃描過程中，0.08和0.51V處的峰與LixSn對Sn的脫合金反應(yīng)有關(guān)。在1.0~2.0V之間觀察到的寬峰表明了MoS2和SnO2的還原反應(yīng)。值得注意的是，只有一部分Li2S能夠與Mo反應(yīng)，而其余的則分解為S和Li+。從第二個循環(huán)開始，在2.0V處出現(xiàn)了一個新的陰極峰，這是由于S的鋰化造成的。 在恒流充放電測試中，SnO2/MoS2在0.2A·g-1下顯示出1091.1mAh·g-1的初始可逆容量。這種可逆容量與基于SnO2(53wt%)和MoS2(47wt%)重量百分比計算的理論容量1105.1mAh·g-1緊密吻合。此外，使用SnO2/MoS2作為陽極的五個不同電池的平均初始庫倫效率(ICE)為74.5%。這證實了與B-SnO2、B-MoS2和SnO2/GNs相比，Li+存儲的可逆性更好。在隨后的循環(huán)過程中，容量保持穩(wěn)定，庫倫效率提高到99.2%-99.9%。此外，SnO2/MoS2表現(xiàn)出比B-SnO2，B-MoS2和SnO2/GNs更高的倍率性能。這突出了在復(fù)合結(jié)構(gòu)中結(jié)合MoS2和SnO2的優(yōu)越性。 圖4 a)第二次和第300次循環(huán)的充電曲線，b)B-SnO2，B-MoS2，SnO2/GNs和SnO2/MoS2相應(yīng)的差分容量圖。c)SnO2/MoS2在不同電壓范圍下的分段充電容量隨循環(huán)次數(shù)的變化。d)非原位XRD圖譜，e)循環(huán)B-SnO2，SnO2/GNs和SnO2/MoS2電極的非原位Sn3dXPS譜。f)循環(huán)SnO2/MoS2電極的Mo3dXPS譜。g)2H-MoS2/Sn，1T-MoS2/Sn，Mo/Sn，Sn/Sn和GNs/Sn的優(yōu)化晶體構(gòu)型。h)2H-MoS2，1T-MoS2，Mo，Sn和GNs的Sn結(jié)合能 在0.01-1.0V范圍內(nèi)提供的容量代表了LixSn的脫合金過程。在1.0~2.0V范圍內(nèi)提供的容量來自Sn和Mo的再轉(zhuǎn)化反應(yīng)，以Sn+2Li2O→SnO2+4Li++4e-，Mo+2Li2S→MoS2+4Li++4e-。最后，2.0~3.0V的容量來源于Li2S的脫鋰。值得注意的是，SnO2/在0.01-2.0V電壓范圍內(nèi)，MoS2在循環(huán)過程中保持穩(wěn)定，即使在300次充放電循環(huán)后，dQ/dV峰仍然保持良好。這表明復(fù)合材料中脫合金和再轉(zhuǎn)化反應(yīng)的可逆性較好。 循環(huán)300圈的B-SnO2電極的XRD圖譜上，只能觀察到Sn對應(yīng)的衍射峰。同樣，在相應(yīng)的Sn3dXPS譜圖上只能檢測到SnO對應(yīng)的峰。XRD和XPS結(jié)果表明，SnO2相不能被回收，這可能是由于轉(zhuǎn)化產(chǎn)物Sn的粗化抑制了再轉(zhuǎn)化反應(yīng)。相比之下，SnO2/GNs在循環(huán)后可以部分恢復(fù)，這表明GNs包裹的空間限制部分緩解了Sn的粗化。然而，對于SnO2/MoS2電極，即使經(jīng)過長時間的循環(huán)，SnO2也可以完全恢復(fù)，沒有Sn的殘留，這表明Sn與Li2O完全轉(zhuǎn)化。 循環(huán)后XPS證實了循環(huán)后MoS2的恢復(fù)。對比表明，與MoS2復(fù)合比使用GNs更有效地增強(qiáng)了Sn與Li2O的再轉(zhuǎn)化。在放電過程中，MoS2與Li+的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生了Mo團(tuán)簇，Mo團(tuán)簇可以與Sn相互作用并阻礙其生長。Sn與GNs的結(jié)合能為0.7eV，低于Sn與Sn團(tuán)簇的結(jié)合能(3.8eV)。這一結(jié)果表明，在SnO2/GNs體系中，Sn的聚集比其在GNs上的吸附更有利。相反，Sn與Mo團(tuán)簇的結(jié)合能(5.5eV)高于Sn與Sn團(tuán)簇的結(jié)合能，表明Sn優(yōu)先吸附在Mo團(tuán)簇表面。空間限域和強(qiáng)相互作用使Sn納米顆粒具有良好的分散性，這不僅促進(jìn)了脫合金和再轉(zhuǎn)化反應(yīng)的效率，而且增強(qiáng)了電極的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。與SnO2和SnO2/GNs電極在循環(huán)后觀察到的嚴(yán)重開裂相反，SnO2/MoS2電極保持完好，沒有任何裂紋。 圖5 SnO2/MoS2//LiFePO4的全電池性能。a)在0.6-3.6V之間測試0.2A·g-1下的放電/充電曲線，插圖為示意圖，b)在0.2和1.0 A·g-1下的循環(huán)性能。對Na/Na+的電化學(xué)性能。c)SnO2/MoS2在0.2A·g-1下的放電/充電曲線。d)在0.2A·g-1下的循環(huán)性能。e)B-SnO2，SnO2/GNs和SnO2/MoS2的倍率性能。f)在大電流密度下測試SnO2/MoS2的循環(huán)性能 受其優(yōu)異的半電池性能的鼓舞，我們進(jìn)一步研究了其與全電池中LiFePO4的耦合效率。LiFePO4正極材料循環(huán)150次后幾乎沒有容量衰減。陰陽極容量比為1.1：1，陰極質(zhì)量負(fù)載量為5.0~6.0mg·cm-2。圖5a展示了在0.2A·g-1和0.6-3.6V之間測試的全電池的放電/充電曲線。這些全電池表現(xiàn)出值得注意的充電/放電容量為1177.8/860.8mAh·g-1。此外，如圖5b所示，它們表現(xiàn)出顯著的循環(huán)性能，在100次循環(huán)后仍保持590.5mAh·g-1的高充電容量。即使在1.0A·g-1下循環(huán)100圈，它們?nèi)匀槐３至?69.8mA·hg-1的顯著充電容量。 此外，SnO2/MoS2異質(zhì)結(jié)構(gòu)還表現(xiàn)出優(yōu)異的儲鈉性能。通過CV分析揭示了SnO2/MoS2的相應(yīng)儲鈉過程。在恒流放/充電測試中，它在0.2A·g-1時提供了465.8mAh·g-1的可逆容量，ICE為70.6%。隨后的循環(huán)顯示出重疊的放電/充電曲線，在150次循環(huán)后顯示出97.5%的高容量保持率。雖然與B-SnO2相比，SnO2/GNs也表現(xiàn)出更好的循環(huán)穩(wěn)定性，但容量僅為200mAh·g-1左右，遠(yuǎn)低于SnO2/MoS2。此外，SnO2/MoS2表現(xiàn)出比B-SnO2和SnO2/GNs更高的倍率性能。 結(jié)論 通過簡單的一步等離子球磨法成功制備了SnO2/MoS2異質(zhì)結(jié)構(gòu)，使得SnO2納米顆粒和MoS2納米片之間具有較強(qiáng)的結(jié)合力。具有高比例1T相的MoS2納米片提供了空間限制，以緩沖SnO2的體積變化，并防止Sn在充電/放電過程中的粗化。此外，通過各種非原位表征和DFT計算證實，Mo團(tuán)簇和Sn團(tuán)簇之間的強(qiáng)化學(xué)相互作用可以有效地防止Sn納米晶粒聚集，并確保Sn到SnO2的可逆性，從而顯著提高Li+/Na+存儲。因此，SnO2/MoS2異質(zhì)結(jié)構(gòu)在LIBs和SIBs中均表現(xiàn)出高容量、高倍率和長壽命。 以上結(jié)論來自于于 Deliang Cheng, Wenbiao Zhang, Yi Tang et.al. Binding SnO2 Nanoparticles with MoS2 Nanosheets Toward Highly Reversible and Cycle-Stable Lithium/Sodium Storage[J] Energy Environ. Mater. 2023, 0, e12682 |
回復(fù)此樓» 猜你喜歡
中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院成會明院士/唐永炳杰青團(tuán)隊擬招聘博士后若干名。
已經(jīng)有16人回復(fù)
-
考研調(diào)劑
已經(jīng)有1人回復(fù)
-
物理化學(xué)論文潤色/翻譯怎么收費(fèi)?
已經(jīng)有168人回復(fù)
-
304求調(diào)劑
已經(jīng)有1人回復(fù)
-
大連工業(yè)大學(xué)杰青/長江團(tuán)隊招收儲能電池方向博士
已經(jīng)有16人回復(fù)
-
0856求調(diào)劑285
已經(jīng)有11人回復(fù)
-
硅碳半電池循環(huán)異常失效
已經(jīng)有1人回復(fù)
-
26年儲能、電池方向博士申請
已經(jīng)有1人回復(fù)
-
吉林大學(xué)物理化學(xué)專業(yè)招生考核制博士
已經(jīng)有20人回復(fù)
-
吉林大學(xué)物理化學(xué)專業(yè)招生2026級考核制博士
已經(jīng)有20人回復(fù)
-
一志愿湖南大學(xué)0703，356分，求調(diào)劑
已經(jīng)有1人回復(fù)
» 本主題相關(guān)商家推薦: (我也要在這里推廣)
» 搶金幣啦！回帖就可以得到:
-
澳大利亞科廷大學(xué)招收全獎博士（采礦與冶金工程專業(yè)）
+1/276
-
王志博教授課題組招收調(diào)劑碩士研究生
+1/81
-
重慶大學(xué)李延軍課題組招聘有機(jī)/藥化方向青年教師、博士后和研究助理數(shù)名
+1/78
-
指導(dǎo) 考研復(fù)試、調(diào)劑 1666-06-8487
+1/58
-
西安工業(yè)大學(xué)龐教授課題組招收申請考核制 2026級學(xué)術(shù)博士生（電子/材料/物理/化學(xué)等）
+1/37
-
西安工程大學(xué)能源化工新材料研發(fā)項目組接收2026年研究生
+1/35
-
哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）侯珂課題組誠聘博士后、博士生
+1/34
-
同濟(jì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院肖倩研究員招收2026年碩士研究生
+1/17
-
考研調(diào)劑交流
+1/5
-
【博士招生】湖南大學(xué)招收電化學(xué)方向?qū)徍酥撇┦垦芯可?/a>
+1/4
-
碩博招生（博士還有一個名額 碩士還有很多，老師不養(yǎng)魚，組內(nèi)經(jīng)費(fèi)充足�。�
+1/4
-
354求撈085400
+1/4
-
招收環(huán)工、環(huán)科、化工、應(yīng)化、化學(xué)、生工、生物、材化等相關(guān)專業(yè)研究生，要求過國家線
+1/4
-
燕山大學(xué) 材料學(xué)院 碩士生招生需求（研究方向：可再生能源，電池）常年有效
+1/3
-
中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院成會明院士/唐永炳杰青團(tuán)隊擬招聘博士后若干名。
+1/2
-
2026申博自薦
+1/1
-
國家級人才護(hù)航，省重點(diǎn)平臺賦能，盧寶陽教授課題組誠邀有志學(xué)子共筑科研新輝煌！
+1/1
-
同濟(jì)大學(xué)博士后招聘專業(yè)不限
+1/1
-
西安工程大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院26年碩士研究生招生咨詢（26年9月入學(xué)）
+1/1
-
Human IL-1β ELISA試劑盒如何解析炎癥與抗腫瘤免疫的復(fù)雜關(guān)聯(lián)？
+1/1
2樓2023-12-26 10:57:07
chenhuanlong
禁蟲 (文學(xué)泰斗)
★
201214760216(金幣+1): 謝謝參與
201214760216(金幣+1): 謝謝參與
|
本帖內(nèi)容被屏蔽 |
4樓2023-12-26 12:35:13
8樓2023-12-27 21:13:47
9樓2023-12-28 09:33:30
10樓2023-12-28 16:28:49
簡單回復(fù)
tzynew3樓
2023-12-26 11:47
回復(fù)
201214760216(金幣+1): 謝謝參與
l 發(fā)自小木蟲Android客戶端
nono20095樓
2023-12-26 17:26
回復(fù)
201214760216(金幣+1): 謝謝參與
`
xiejf6樓
2023-12-26 18:01
回復(fù)
201214760216(金幣+1): 謝謝參與
。 發(fā)自小木蟲Android客戶端
2023-12-26 23:22
回復(fù)
201214760216(金幣+1): 謝謝參與
相關(guān)版塊跳轉(zhuǎn)
我要訂閱樓主 201214760216 的主題更新
| 10 | 1/1 | 返回列表 |
| 最具人氣熱帖推薦 [查看全部] | 作者 | 回/看 | 最后發(fā)表 | |
|---|---|---|---|---|
|
[考研] 0854總分272 +5 | 打小就是老實人 2026-03-02 | 6/300 |
|
|---|---|---|---|---|
|
[考研] 接收調(diào)劑 +15 | 津萌津萌 2026-03-02 | 23/1150 |
|
|
|
[基金申請] 請問大家，研究風(fēng)險與應(yīng)對措施那里， 大家都怎么寫呢 ？ +3 | cauasen 2026-03-02 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 266材料化工求調(diào)劑 +3 | 哇塞王帥 2026-03-03 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 環(huán)境調(diào)劑 +5 | 柒槿levana 2026-03-01 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 化工專碩348，一志愿985求調(diào)劑 +8 | 弗格個 2026-02-28 | 11/550 |
|
|
|
[考研] 化工270求調(diào)劑 +10 | 什么名字qwq 2026-03-02 | 10/500 |
|
|
|
[考研] 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)材料與化工281求調(diào)劑，有科研和獲獎經(jīng)歷 +6 | wsxw 2026-03-02 | 7/350 |
|
|
|
[考研] 291求調(diào)劑 +3 | MuoLuo1312 2026-03-02 | 6/300 |
|
|
|
[考研] 271求調(diào)劑 +4 | Ricardo1113 2026-03-02 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 化工京區(qū)271求調(diào)劑 +7 | 11ing 2026-03-02 | 7/350 |
|
|
|
[考研] 材料化工調(diào)劑 +13 | 今夏不夏 2026-03-01 | 16/800 |
|
|
|
[考研] 求調(diào)劑 +7 | repeatt?t 2026-02-28 | 7/350 |
|
|
|
[考研] 化學(xué)，材料，環(huán)境類求調(diào)劑 +7 | 考研版棒棒 2026-03-02 | 7/350 |
|
|
|
[考研] 材料工程274求調(diào)劑 +5 | Lilithan 2026-03-01 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 求調(diào)劑 +3 | 熬夜的貓頭鷹 2026-03-02 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 295求調(diào)劑 +8 | 19171856320 2026-02-28 | 8/400 |
|
|
|
[考研] 材料學(xué)調(diào)劑 +10 | 提神豆沙包 2026-02-28 | 12/600 |
|
|
|
[考研]
 一志愿中南大學(xué)理學(xué)化學(xué)
+4
|
15779376950 2026-03-01 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 291分工科求調(diào)劑 +9 | science餓餓 2026-03-01 | 10/500 |
|