具有出色的重量和体积容量的超柔性电极的智能构造对于具有可穿戴电子设备的钠离子电池(SIBs)仍然具有挑战性,但意义重大。在此,通过简便的组装和硫化策略合成了由Fe
1-xS填充的多孔碳纳米线/还原氧化石墨烯(Fe
1-xS@PCNWs/rGO)构成的杂化膜。所得混合纸表现出高柔韧性和结构稳定性。多维纸结构具有多个优点,包括提供有效的电子/离子传输网络、缓冲Fe
1-xS纳米颗粒的体积膨胀、减轻多硫化物的溶解以及实现高效钠存储的优异动力学。当被评估为SIBs的自支撑正极时,Fe
1-xS@PCNWs/rGO纸电极在0.1 A/g的连续100次循环中表现出显著的可逆容量573-89 mAh/g(面质量负载为0.9-11.2 mg cm
-2),以及在电流密度为0.2-5 A/g的情况下,具有的高体积容量424-180 mAh cm
-3。更具竞争力的是,基于这种柔性Fe
1-xS@PCNWs/rGO正极的SIBs具有出色的电化学性能,从而突出了其在多种柔性和可穿戴应用中的巨大潜力。
Figure 1. a)Fe
1-xS@PCNWs/rGO混合纸的构造示意图;b)获得的Fe
1-xS@PCNWs/rGO纸的外观和柔韧性(弯曲、卷起、扭曲和折叠)的数字图像 。
Figure 2. Fe
1-xS@PCNWs/rGO纸的a)横截面和b,c)俯视FESEM图像;d,e)TEM;f)HRTEM;g)STEM;以及h–j)元素C/S/Fe映射图像。
Figure 3. 纯Fe
1-xS、Fe
1-xS@C和Fe
1-xS@PCNWs/rGO的a)XRD模式和b)拉曼光谱;c)Fe
1-xS@PCNWs/rGO纸的典型XPS光谱和相应的d)C 1s、e)S 2p和f)Fe 2p区域的XPS光谱。
Figure 4. Fe
1-xS@PCNWs/rGO纸对SIBs的电化学性能:a)CV曲线;b)恒电流充电和放电电压曲线;c)不同面质量负载下,Fe
1-xS@PCNWs/rGO纸的循环性能;d)倍率性能;e)文献中Fe
1-xS@PCNWs/rGO纸与其他一些SIBs正极的容量比较;f)长期循环性能。
Figure 5. a)Fe
1-xS@PCNWs/rGO纸电极在各种扫描速率下的CV曲线;b)峰1和2处对应的logi vs logv图;c)CV曲线具有赝电容贡献(蓝色区域);循环纸电极在0.1 A/g下进行100个深循环后的d)TEM、e)HRTEM、f)STEM和g–i)元素C/S/Fe映射图像。
相关研究成果于2019年由济南大学Changzhou Yuan课题组和南洋理工大学Xiong Wen Lou课题组,发表在Adv. Energy Mater.(DOI: 10.1002/aenm.201803052)上。原文:A Ternary Fe1−xS@Porous Carbon Nanowires/Reduced Graphene Oxide Hybrid Film Electrode with Superior Volumetric and Gravimetric Capacities for Flexible Sodium Ion Batteries。