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太原理工大学李忠:通过调节碳/碳复合纳米纤维的孔隙结构增强表面电容钠存储
2022/4/11 16:33:10 admin

DOI: 10.1016/j.micromeso.2022.111706

 

碳材料作为钠离子电池(SIBs)的负极材料具有广阔的应用前景。碳材料的结构优化对于获得较高电化学性能有着显著影响。在此,研究者通过静电纺丝法制备了碳/碳复合纳米纤维(C/CNFs),并通过引入纳米碳来调整其微观结构、织构和表面官能团。结果表明,石墨烯的引入将会调节孔结构和表面官能团,作为SIBs负极显示出优异的储钠性能。石墨烯/碳复合纳米纤维(G/CNFs)在0.05A/g下进行300次循环后表现出253.6mAh/g的良好可逆容量,与CNFs相比提高了62.67%。G/CNFs在2A/g下循环600次后的容量保持在200.6mAh/g。G/CNFs在1.0mV/s时的赝电容贡献为90.4%。综上,这项工作利用其他纳米碳调控碳材料的孔结构,为储能应用提供了新的参考,但不仅限于此。

 

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图1.(a)CNFs、(b)SP/CNFs、(c)CNT/CNFs和(d)G/CNFs的SEM和FESEM图像。

 

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图2.所有样品的(a)N2吸附-解吸等温线和(b)孔径分布,(c)SP/CNFs(红色)、CNFs(黑色)、CNT/CNFs(绿色)和G/CNFs(蓝色)的孔结构图。

 

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图3.CNFs和G/CNFs的(a)TG曲线和DTG曲线;MS曲线(b)m/z=17和18个OH+和H2O片段,(c)m/z=28和44个CO和CO2片段,(d)m/z=16和30个CH4和NO片段;(e-f)FTIR光谱。

 

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图4.所有样品的XPS光谱:(a)C1s,(b)O1s,(c)N1s。

 

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图5.(a)样品的倍率性能和循环性能以及(b)奈奎斯特图;(c)G/CNFs在0.1mV/s-1.0mV/s的不同扫描速率下的CV曲线;(d)基于G/CNFs的Log(v)-Log(i)关系曲线获取的b值;(e)G/CNFs在不同扫描速率下的电容和扩散控制贡献率。

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