中空H SnSMXene C纳米盒的合成及其在锂钠电极中的应用

小夏 科技 更新 2024-03-01

文章介绍

在过去的几十年里,摇椅电池在电子设备中得到了广泛的应用,特别是近年来,电动汽车的发展推动了锂离子电池(LIBS)应用的增长。 然而,由于锂资源的限制,锂离子电池无法满足日益增长的大规模储能系统需求。 由于钠离子和锂离子具有相似的电化学特性,钠离子电池(NIBS)因其丰富的自然资源和环境友好性而被认为是下一代储能设备最有前途的候选者之一。 基于上述问题,原位合成了含有MXENE的立方ZnsN(OH)6,然后硫化刻蚀,得到碳层中涂有Mxene的中空SNS纳米盒(H-SNS mxene@c)。 结果表明,中空SNS纳米盒与MXENE纳米片形成有效连接; 当用作 lib 阳极时,在 0在5 A g的电流密度下,h-SNS mxene@c在200次循环后仍保持在约707 mAh g。 作为Nibs负极材料,H-SNS mxene@c为0在 5A G 的电流密度下,150 次循环后的输出约为 402 mAh g。 此外,H-SNS mxene@c在扫描速率为2mV s(libs为83.)时具有更高的伪电容。2% 和 74 笔尖4%)。高导电MXENE与三维空心立方结构的协同作用可以有效地为H-SNS mxene@c阳极提供有效的电荷转移和离子扩散通道。 同时,SNS的空心立方结构和MXENE构建的高导电网络的电化学性能显著增强,有效缓解了插入挤出过程中Li和Na离子的体积变化。

全文指南

图1H-SNS mxene@c合成过程示意图。

图2A)ZNSN(OH)6 MXene的SEM照片,B)C-ZNS-SNS mxene@c,C) H-SNS mxene@c;D-E的TEM图像)C-ZNS-SNS mxene@c、F-G)H-SNS mxene@c(带EDS线扫描图像)和(H-L)SN、C、TI、S对应的元素分布和所有分布。

图3a) 的 XRD 图MXene, ZNSN(OH)6 MXene, b) C-ZNS-SNS mxene@c 和 H-SNS mxene@c的 XRD 图.C)的高分辨率XPS光谱H-SNS mxene@c的C 1S、D)S2P、E)Sn 3D和F)Ti 2P。

图4a)循环伏安曲线,b)倍率性能和c)相关恒电流充放电曲线,d)长期循环稳定性和e)相应的充放电曲线,f)作为LIBS阳极的复合材料mxene@c h-SNs的EIS谱图。

图5a)循环伏安曲线,b)倍率性能和c)相关的恒电流充放电曲线,d)长期循环稳定性和e)相应的充放电曲线,f)h-SNS mxene@c复合材料作为Nibs阳极的eis谱图。

图6A)CV曲线,B)赝电容贡献,C)在2 mV S下作为libs阳极的H-SNS mxene@c仿真。 D)CV曲线,E)赝电容贡献,F)H-SNS mxene@c作为Nibs阳极在2 mV S下的仿真结果。

图7H-SNS mxene@c为a)libs或b)nibs阳极,用于非原位XRD图的不同电荷放电状态。

总结

综上所述,原位成功合成了Sns MXENE C杂化材料(H-SNS mxene@c),并将其应用于LIBS和Nibs阳极。 采用SEM和TEM对H-SNS mxene@c的微观形貌进行了表征,表明中空SNS纳米盒与MXENE纳米片形成了有效的连接。 XRD谱图用于确定H-SNS mxene@c中SNS和MXENE相的存在。 请注意,痕量的残余 Zn 仍然可以反映在蚀刻 H-SNS mxene@c的 XPS 光谱中,这可能有助于库的容量。 H-SNS mxene@c的比表面积和孔体积分别为30%1 m2 g 和 01496 cm3/g。当用作 libs 和 nibs 阳极时,在 0在5 A G的电流密度下,H-SNS mxene@c分别保持在约707 mAh g(200次循环)和402 mAh g(150次循环)。 在2 mV扫描速率下,H-SNS mxene@c阳极的高赝电容效应分别为83 libs2% 和 74 笔尖4%。由于高导电MXENE和空心SNS的立方结构相结合,H-SNS mxene@c可以作为先进的LIBS和NIBS阳极,有效地实现电荷转移和离子扩散。 本工作可为未来开发更高效的LIBS笔尖阳极提供设计策略。

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