Ni2P納米片錨在三維石墨烯上作為自支撐陽極用於高壽命鈉離子電池

Ni2P納米片錨在三維石墨烯上作為自支撐陽極用於高壽命鈉離子電池

過渡金屬磷化物具備高比容量和低放電電位,因此作為鈉離子電池(SIBs)電極材料引起了極大的研究興趣。但是,在循環測試中電極結構的破壞是限制SIBs進一步發展的關鍵因素。這裡,獨特的分級結構被成功製備,該Ni2P納米片/三維石墨烯(3DG)複合材料具有很好的穩定性。其中pH對Ni2P的形貌和性質的影響也被研究討論。pH為4時,所製備的分級Ni2P/3DG網絡結構顯示出更高的比容量(在100 mA g-1電流密度下,達313.5mAh g-1),更好的倍率特性(在1 A g-1電流密度下循環1000次後為155.4 mAh g-1)。此外,由Ni2P/3DG陽極和Na3V2(PO4)3陰極組裝的燃料電池也被表徵研究。其增強的鈉儲存性質可以歸因於3DG的獨特結構和高電導率(提供快速-連續-長距離的電子傳輸過程)。該分級結構能有效緩衝體積膨脹,避免結構破壞,且使得Ni2P與電解質之間保持緊密接觸。這些結果證明了分級的Ni2P/3DG納米複合電極是一種潛在的鈉離子存儲電極材料。

Ni2P納米片錨在三維石墨烯上作為自支撐陽極用於高壽命鈉離子電池

Figure 1.製備Ni2P/3DG納米複合材料的示意圖。

Ni2P納米片錨在三維石墨烯上作為自支撐陽極用於高壽命鈉離子電池

Figure 2.(a)3DG(無泡沫鎳時),Ni(OH)2/3DG和Ni2P/3DG-4的XRD圖,(b)3DG,(c)Ni(OH)2/3DG和(d)Ni2P/3DG-4的SEM圖,(e)Ni2P/3DG-4的側視SEM圖,(f)Ni2P/3DG-4的TEM圖,插圖為HRTEM圖,(g)EDS元素漫譜圖。

Ni2P納米片錨在三維石墨烯上作為自支撐陽極用於高壽命鈉離子電池

Figure 3.(a)Ni2P/3DG-4的前四圈CV曲線,(b)充放電曲線,(c)循環性能,(d)倍率性能,(e)與其他過渡金屬磷化物的倍率性能比較,(f)在循環測試後不同樣品的EIS譜,(g)長時間的循環性能。

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Figure 4.pH對形貌的影響研究以及循環200圈後的SEM圖。

Ni2P納米片錨在三維石墨烯上作為自支撐陽極用於高壽命鈉離子電池

Figure 5. (a)Ni2P/3DG//Na3V2(PO4)3燃料電池的示意圖,(b)充放電曲線,(c)循環性能測試,(d)組裝的兩對燃料電池點亮“1314”LED的光學照片。

該研究工作由太原理工大學Xiaomin Wang團隊於2019年發表在Journal of Alloys and Compounds期刊上。原文:Hierarchical Ni2P nanosheets anchored on three-dimensional graphene as selfsupported anode materials towards long-life sodium-ion batteries(https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.152751.)


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