DOI:10.1016/j.jallcom.2020.157792
通过简便的静电纺丝法成功制备了具有优异钠储存性能的一维钼酸锌(ZnMoO4)纳米管,并对所制备的纳米管进行了系统的表征。当用作新型钠离子电池(SIBs)负极材料时,充放电循环曲线、循环伏安曲线和倍率性能进一步揭示了样品的电化学性能。在充放电过程中,电极的初始放电容量为548 mAh g-1,并且在100 mA g-1的电流密度下经过500次循环后仍可保持约190 mAh g-1的可逆容量。此外,ZnMoO4纳米管还具有出色的倍率性能。通过非原位XRD和TEM分析揭示了ZnMoO4纳米管的储钠反应机理。结果表明,在第一次放电过程中,ZnMoO4在约1.0V的电势下转变为Zn和NaMoO4,随着放电的加深ZnMoO4转变为3-5nm的Zn和Mo纳米晶粒。本研究深入剖析了钼酸盐型负极材料的电化学机理。
图1.制备ZnMoO4纳米管的静电纺丝及后续煅烧工艺的示意图。
图2.ZnMoO4纳米管的XRD图。
图3.(a)ZnMoO4纳米管的低倍率SEM和(b)高倍率SEM图像(插图为纳米管的横截面);(c)TEM和(d)HRTEM图像;HAADF-STEM图像(e)以及ZnMoO4纳米管中Zn(f),Mo(g)和O(h)元素的映射。
图4.ZnMoO4纳米管(a),Mo 3d(b),Zn 2p(c)和O 1s(d)的XPS光谱。
图5.(a)恒电流充放电曲线,(b)在100 mA g-1的恒定电流密度下,ZnMoO4纳米管和ZnMoO4粉末在3.0至0.01V之间的循环性能;插图是经过500次循环后纳米管的TEM图像,(c)ZnMoO4纳米管和ZnMoO4粉末在3.0-0.01V电压范围内的倍率性能,(d)相对于Na/Na+在3.0-0.01V之间,ZnMoO4电极在0.05 mV s-1扫描速率下的循环伏安图。
图6.ZnMoO4在电流密度为100 mA g-1的第一个循环中的放电曲线(a),以及在第一个循环中在不同放电深度处的相应非原位XRD图。
图7.(a)TEM图像,(b,c)放电至0.01V后的电极材料的HRTEM图像;插图是用红色圆圈标记的纳米颗粒的FFT图谱。(d)固态电极的SAED图谱。