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液相剥离2D锑纳米片 作为钠离子电池负极材料

2017-09-11 17:36 (中国银网)
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本文来自北航杨树斌老师,文章名为:Liquid-Phase Exfoliated Metallic Antimony Nanosheets toward HighVolumetric Sodium Storage。

本文制备了一种石墨烯/锑纳米片的复合柔性薄膜,用作钠离子电池负极。

其制备方法如图,将金属锑分散在异丙醇(IPA)中,再加一些氢氧化钠(事实上他实验了10种不同的溶剂以及他们与水或者碱液的混合液),然后超声将锑剥离成纳米片。最后将获得的锑纳米片和氧化石墨烯(GO)混合起来(4:1),通过真空干燥后用水合肼还原,最终获得锑纳米片-石墨烯薄膜(SbNS-G)。

其中二维的锑纳米片长这样:

最终他这个薄膜具有柔性,其宏观和微观形貌如下图

性能上,这个薄膜作为钠离子电池负极,在0.1Acm-2的电流密度下,前几圈的能量密度达到了1200mAh/g,但是第一圈库伦效率很低,感觉像是发生了什么别的反应(电解液是高氯酸钠的PC溶液加上5%的氟代碳酸乙烯酯),然后就下降的很厉害,50圈以后大概只剩下700多。大电流充放电下性能下降的也很快,不过这些性能虽然不好,但是比金属锑和锑纳米片(左下角)和金属锑@石墨烯(右下角)都好很多,就是说石墨烯是个好东西,把锑包起来改善了他的循环性能和倍率性能,也说明了锑纳米片比块状的锑好很多(金属锑@石墨烯这个样品在五圈内性能下降了百分之八十多)。这些性能都贴在下边。

整篇工作挺扎实的,虽然性能看起来不太好,但是钠离子电池负极确实性能都不好,如果沿用电的石墨的话容量会只有三四十,金属锑理论容量有660mAh/g,而且密度贼高(6.7g cm-3),是一种比较有潜力的钠离子电池负极材料。但是正如他测得性能,其循环性能差的要死,而且伴随着很多副反应(第一圈冲了1200放了1500)。本文把Sb剥离成了纳米片,并与石墨烯复合,这个复合结构很大程度上改善了他的循环和速率性能。是一篇应用前景很大的基础性研究工作,因为他的主要研究其实是在液相剥离上的。


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