新疆大學：煤基分級多孔碳納米纖維作為鈉離子電池的高性能負極

成果簡介

由于鈉資源豐富，鈉離子電池（SIBs）被認為是鋰離子電池（LIBs）最有前途的替代品之一。然而，由于缺乏先進的電極材料，尤其是負極材料，嚴重阻礙了SIBs的部署。本文，新疆大學Xing chao Wang等研究人員在《Chem Electro Chem》期刊發表名為“Coal-based hierarchically porous carbon nanofibers as high-performance anode for sodium-ion batteries”的論文，研究通過簡單的靜電紡絲結合活化方法制備煤基分級多孔碳納米纖維（HPCCNFs）。化學活化使HPCCNF-1具有微/中孔集成結構和適當的比表面積（2236.43m2g-1），同時將碳層間距擴大到0.386nm，有利于離子和電子的傳輸。N摻雜不僅會產生外部缺陷和活性位點，還會增加材料的導電性。當用作SIBs的陽極材料時，HPCCNFs-1表現出優異的循環穩定性（高達1000次循環）和良好的倍率性能（5Ag-1時為121.7mAhg-1）。這項工作表明，煤基碳納米纖維可以成為制備高性能電池的有前途的陽極。

圖文導讀

圖1.（a）HPCCNFS的制備工藝示意圖（b-d）CCNFS、HPCCNFS-0、HPCCNFS-1和HPCCNFS-2的XRD圖譜、拉曼光譜和FTIR圖譜，

圖2.（a）CCNF、（b）HPCCNFS-0、（c）HPCCNFS-1和（d）HPCCNF系統圖像、（g）SEM圖像和（h-j）相應EHPCCNF的FE-SEM圖像

圖3.（a）0.01-3.0V之間的0.1mvsl下的CV曲線，以及（b）0.1AIPCCNFS-1下初始三個循環的充放電曲線；（c）HPCCNFS-1在5Ag-1下的循環性能（d）速率性能，以及（e）HPCCNFS-1與其他碳基陽極材料的速率性能比較

圖4.（a）HPCCNFS-I電極在不同掃描速率下的CV曲線，（b）峰值電流與掃描速率之間的關系，（c）在0.5mvs-1的掃描速率下的電容貢獻曲線，d）HPCCNFS-1電極在不同掃描速率下的電容控制電容貢獻率

小結

本文，采用靜電紡絲和活化相結合的方法制備了具有層次多孔結構和大碳層間距的煤基碳納米纖維。當用作SIBS的陽極時，HPCCNES-1顯示出穩定的循環性能和優異的速率性能。

文獻：

https://doi.org/10.1002/celc.202200496

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