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張寶亮/張秋禹Small：夾層結(jié)構(gòu)納米纖維，助力鈉電1萬次循環(huán)！

構(gòu)建分級微/納米結(jié)構(gòu)作為鈉離子電池的負(fù)極是開發(fā)高效儲(chǔ)能裝置的重要方法。

西北工業(yè)大學(xué)張寶亮、張秋禹等通過多步反應(yīng)策略，以中空碳纖維為基材、MoS₂為中間層、錨定在碳骨架中的Co和/或ZnS納米粒子為外殼，制備了夾層結(jié)構(gòu)分級納米纖維（碳納米纖維/MoS₂/Co-ZnS?NC）。

圖1 CNF/MoS₂/Co-ZnS分級納米纖維的制備過程示意圖

這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)越優(yōu)點(diǎn)如下：

1）中空碳納米纖維有利于電解液的滲透，碳?xì)た梢跃彌_過渡金屬硫化物（TMS）的體積膨脹，并抑制在電解液中的溶解，從而保證了較大的循環(huán)容量；

2）分級結(jié)構(gòu)中豐富的Na⁺擴(kuò)散通道保證了載流子的快速擴(kuò)散，最大限度地提高了活性材料的利用率；

3）異質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建促進(jìn)了界面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和載流子的擴(kuò)散。

圖2 半電池性能

研究顯示，分層納米纖維以5.0 A g^-1循環(huán)3000次后可提供352.3 mAh g^-1的高可逆容量，即使在10.0 A g^-1下循環(huán)10000次后仍保持182.5 mAh g^-1的放電容量，此外還在30 A g^-1時(shí)表現(xiàn)出高達(dá)202.0 mAh g^-1的高倍率容量。與Na₃V₂(PO₄)₃正極組裝的全電池在1.0 A g^-1下循環(huán)500次也可提供179.2 mAh g^-1的高容量。出色的全電池性能表明分級納米纖維具有巨大的應(yīng)用潛力。

圖3 全電池性能

The Multicomponent Synergistic Effect of Sandwich Structure Hierarchical Nanofibers for Enhanced Sodium Storage. Small 2022. DOI: 10.1002/smll.202107370

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