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Small Methods：合理設(shè)計(jì)多孔雙金屬硫化物/氮摻雜石墨碳復(fù)合微球用于鈉離子電池負(fù)極

層狀過渡金屬硫化物，如MoS₂、WS₂、FeS₂和SnS₂，由于其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)、大的層間距、通過插層、合金化和轉(zhuǎn)化反應(yīng)獲得的高比容量以及較低的加工成本，在世界范圍內(nèi)引起了廣泛關(guān)注。

然而，由于低電子電導(dǎo)率和重復(fù)充放電過程中結(jié)構(gòu)的大體積變化造成電極粉化，從而導(dǎo)致容量快速衰減，阻礙了它們的廣泛應(yīng)用。

韓國清州大學(xué)Jae-Kwang Kim、忠北大學(xué)Jung Sang Cho等人制備了高導(dǎo)電性3D有序介孔Ni₇S₆-MoS₂/N摻雜石墨碳(NGC)復(fù)合材料(P-NiMoS/C)微球作為鈉離子電池的負(fù)極材料。

圖1 制備示意圖

合理設(shè)計(jì)的納米結(jié)構(gòu)包括穩(wěn)定的Ni₇S₆和MoS₂相，以及通過聚苯乙烯納米珠（?=100 nm）熱分解產(chǎn)生的外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)上均勻分布的有序介孔（?=50 nm）。因此，P-NiMoS/C微球在0.5、1、2、4、6、8和10 A g^?1的電流密度下可分別提供662、419、373、300、231、181和146 mAh g^-1的初始放電容量。

圖2 P-NiMoS/C的形貌及結(jié)構(gòu)表征

此外，P-NiMoS/C在0.5 A g^-1的電流密度下在第150次循環(huán)結(jié)束時(shí)表現(xiàn)出444 mAh g^-1的穩(wěn)定放電容量，其循環(huán)穩(wěn)定性高于非介孔填充的Ni₃S₂-MoS₂/NGC (F-NiMoS/C)微球和無碳填充的Ni₃S₂-MoS₂/NGC (F-NiMoS)微球。

P-NiMoS/C微球優(yōu)異的電化學(xué)性能歸因于Na⁺的快速擴(kuò)散、長時(shí)間循環(huán)過程中體積應(yīng)力的緩解以及NGC更高的電導(dǎo)率，這導(dǎo)致氧化還原過程中的快速電荷轉(zhuǎn)移。該研究的結(jié)果可以為開發(fā)用于各種應(yīng)用的多組分、多孔和高導(dǎo)電性陽極提供基礎(chǔ)知識。

圖3 電化學(xué)性能

Rational Design of Perforated Bimetallic (Ni, Mo) Sulfides/N-doped Graphitic Carbon Composite Microspheres as Anode Materials for Superior Na-Ion Batteries. Small Methods 2021. DOI: 10.1002/smtd.202100195

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