石墨烯基2D材料由于其高电化学活性、快速载流子迁移率和高电子电导率，它在电化学能量存储方面显示出非凡的前景。然而，低的比容量(< 200 mAh g-1)和有限的离子传输严重阻碍了它们的实际应用。这里，使用金属-有机骨架衍生的钴@碳氮（Co@CN）修饰的水平排列氧化石墨烯(HAGO/Co@CN)阵列，作为独立阳极来解决这个问题，在高面积容量(> 5mAh cm−2)下实现稳定的循环测试。HAGO/Co@CN电极中高度互穿的氧化石墨烯框架加速了电子传输。此外，得益于先进的层状结构，HAGO/Co@CN电极表现出优异的结构稳定性和厚度无关的电化学性能。通过系统地调整电极内部GO/Co@CN纳米片的取向，优化电子/离子传输，在高载量下实现了高面容量和高速率特性。更重要的是，用NCM622作为阴极和GO/Co@CN作为阳极设计的全电池，在500次循环后，高容量保持率高于98%，具有商业级的可逆容量（2.3 mAh cm−2）。
 
  
Figure 1. (a)GO/Co@CN纳米片的合成工艺示意图，(b)随机排列GO/Co@CN纳米片的对照电极，(c)水平排列GO/Co@CN纳米片的电极示意图。
 
  
Figure 2. (a) HAGO/Co@CN电极的数码照片。（b-c）SEM图像。(d-f) HAGO/Co@CN电极的横截面SEM图像及相应的元素分布。（g-i）高分辨率透射电镜图像及相应的SAED模式。
 
  
Figure 3. (a-b) 两种电极的恒电流充放电曲线。（c）比容量保留率作为载量的函数。(d) 比较了倍率性能。(e) 电化学阻抗谱。(f)载量与电极厚度的关系。
 
  
Figure 4. (a) 不同电极的长期循环性能。(b) 对应于长期循环稳定性的电压曲线。(c) HAGO/Co@CN电极的面积容量。（d）面积容量比较。（e-f，i-j）循环前后的SEM图。（g-h，k-I）循环前后的横截面SEM图。
  
      该研究工作由西安交通大学Shujiang Ding课题组于2021年发表在Journal of Material Chemistry A期刊上。原文：Metal-Organic-Framework derived Co@CN modified horizontally aligned graphene oxide array as free-standing anode for lithium-ion batteries。

转自《石墨烯研究》公众号