DOI:10.1016/j.jechem.2020.07.016
通過靜電紡絲和退火工藝制備了具有微棒形態和核-殼結構的SnSe納米粒子包埋碳納米纖維(SnSe@C),并將其作為鈉離子電池負極材料進行了研究。得益于這種獨特的結構,SnSe@C在1.0 A g-1的高電流密度下,經過500次循環后仍可提供283.8 mAh g-1的可逆容量。通過異位X射線衍射、高分辨透射電鏡和選區電子衍射等方法進一步表征了SnSe的鈉離子存儲機理。此外,通過贗電容和原位電化學阻抗譜測量研究了電極的優異電化學性能。這項工作為合成具有核-殼結構的金屬硒化物提供一條新途徑,并且為研究動力學過程提供了一個不錯的思路。
圖1.(a)SnSe@C-1和SnSe@C-2的XRD圖譜和(b)TGA曲線;SnSe@C-1和SnSe@C-2的XPS光譜:(c)Sn 3d和(d)Se 3d。
圖2.(a)CNF、(b)SnSe@C-1和(c)SnSe@C-2的SEM圖像;(d,e)SnSe@C-1和(f)SnSe@C-2的TEM圖像;(g)SnSe@C-1和(h)SnSe@C-2的HRTEM圖像,(i)SnSe@C-1的元素映射圖像。
圖3.(a)SnSe@C-1和SnSe@C-2的CV曲線;(b)在電流密度為0.1 A g-1時的恒電流放電/充電曲線;(c)CNF、SnSe@C-1和SnSe@C-2的循環性能和(d)倍率容量;(e)SnSe@C-1和SnSe@C-2的長期循環穩定性。
圖4.與其他報道的鈉離子電池SnSe負極的循環性能比較。
圖5.(a)第一循環中SnSe@C-1的放電/充電曲線和(b)異位XRD圖;(c)放電狀態為0.01 V時SnSe@C-1的HRTEM圖像;(d)充電狀態為3.0 V時SnSe@C-1的HRTEM圖像和(e)相應的SAED模式;(f)SnSe的鈉存儲機制。
圖6.(a)SnSe@C-1和(b)SnSe@C-2在不同掃描速率下的CV曲線;(c)SnSe@C-1和(d)SnSe@C-2三個峰的擬合log(峰值電流)-log(掃描速率);(e)不同掃描速率下SnSe@C-1和SnSe@C-2的擴散控制和偽電容貢獻;(f)在2.0 mV s-1的掃描速率下SnSe@C-1總電流的偽電容貢獻。
圖7.經過長期循環測試后的原位EIS奈奎斯特圖:(a)SnSe@C-1和(b)SnSe@C-2;(c)不同電壓下SnSe@C-1和SnSe@C-2的Rtot;(d)充電狀態為3.0 V時擬合的SnSe@C-1和SnSe@C-2的奈奎斯特圖。
圖8.SnSe@C-1的Ex-TEM圖像:(a)放電至0.01 V,(b)充電至3.0 V;(c)充電狀態為3.0 V的元素映射圖;(d)100個循環后的SEM圖像。