ChemElectroChem：煤基分级多孔碳纳米纤维作为钠离子电池的高性能负极

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由于钠资源丰富，钠离子电池(SIBs)被认为是锂离子电池(LIBs)最有希望的替代者。然而，由于缺乏先进的电极材料，特别是负极材料，严重阻碍了SIBs的发展。近日，新疆大学王省超课题组通过简单的静电纺丝法和活化法制备了煤基分级多孔碳纳米纤维(HPCCNFs)。化学活化使HPCCNF-1具有微/介孔结构和适宜的比表面积(2236.43 m2 g-1)，同时将碳层间距扩大到0.386 nm，有利于离子和电子的传输。氮元素掺杂不仅使碳产生了外部缺陷和活性位点，而且提高了材料的导电性。作为SIBs的负极材料时，HPCCNFs-1表现出出色的循环稳定性（高达1000次循环）和优异的倍率性能（在5 A g-1的电流密度下，容量为121.7 mA h g-1）。这项工作表明，煤基碳纳米纤维可以作为构建高性能电池的极具前景的负极材料。



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图1.（a）HPCCNFs的制备示意图；（b-d）CCNFS、HPCCNFS-0.5、HPCCNFS-1和HPCCNFS-2的XRD图谱、拉曼光谱和FTIR图谱。

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图2.（a）CCNFs、（b）HPCCNFS-0.5、（c）HPCCNFS-1和（d）HPCCNFs的SEM图像；HPCCNFS-1的（e）TEM图像、（f）HRTEM图像、（g）SEM图像和（h-j）相应的EDS映射图像。

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图3. HPCCNFs-1在（a）0.01-3.0 V之间的0.1 mV s-1下的CV曲线、（b）0.1 A g-1下前三个循环的充放电曲线和（c）5 A g-1下的循环性能；（d）倍率性能，和（e）HPCCNFS-1与其他碳基负极材料的倍率性能对比。

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图4.（a）HPCCNFS-1电极在不同扫描速率下的CV曲线，（b）峰值电流与扫描速率之间的关系，（c）在0.5 mV s-1的扫描速率下的电容贡献曲线，（d）HPCCNFS-1电极在不同扫描速率下的赝电容贡献率。

论文信息

Coal-Based Hierarchically Porous Carbon Nanofibers as High-Performance Anode for Sodium-Ion Batteries

Junting Gao, Prof. Xingchao Wang, Dr. Xiaoquan Lu, Cuiqin Chao, Yuanyuan Liang, Ping Gao, Dr. Ying Sun, Dr. Anjie Liu, Prof. Yudai Huang


ChemElectroChem

DOI: 10.1002/celc.202200496




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