湖南大學張明Nanotechnology：柔性Sb-石墨烯-碳納米纖維用作高性能鉀離子電池的無粘合劑負極

DOI:10.1088/1361-6528/abbb4d

鑒于鉀資源豐富且成本低廉，鉀離子電池（KIBs）逐漸成為大規模能量存儲和轉換系統中鋰離子電池的替代品。然而，由于缺乏適用于大K+的可逆調節負極，限制了KIBs的應用。在本研究中，通過可擴展且簡易的靜電紡絲法制備了多孔Sb-石墨烯-碳（Sb-G-C）納米纖維。作為一種嘗試，將由納米纖維編織的柔性墊作為KIBs的無粘合劑負極材料，其具有較好的循環壽命（在100 mA g-1下循環100次后為204.95 mAh g-1），以及出色的倍率性能（在1 A g-1時為120.83 mAh g-1）。Sb-G-C負極的優異性能可歸因于分散的石墨烯，其增強了對體積變化的耐受性，并促進了電子傳輸，從而顯示出良好的循環性能和倍率性能。此外，由Sb-G-C一維多孔納米結構產生的非本征假電容也提高了K+的存儲容量。上述結果為未來高性能KIBs的相關研究鋪平了道路。

圖1.（a）Sb-C和（b）Sb-G-C的SEM圖像（插圖：展示柔性的數字照片），（c）Sb-G-C的TEM和（d）HRTEM圖像。

圖2.（a）XRD圖，（b）Sb 3d的XPS結果，（c）在空氣中從40℃到800℃的TG分析（插圖：燃燒產物的XRD圖），以及（d）Sb-G-C的氮氣吸附/解吸等溫線（插圖：孔徑分布）。

圖3.（a）Sb-C和Sb-G-C納米纖維的拉曼光譜，以及（b）電導率測試。

圖4.（a）Sb-G-C在0.1 mV s-1下的CV曲線和（b）在100 mA g-1下的恒電流充電/放電曲線；（c）Sb-C和Sb-G-C電極的循環性能，以及（d）倍率容量。

圖5.Sb-G-C電極經過200次循環后的SEM圖像。

圖6.Sb-G-C納米纖維的混合K+儲存機理示意圖。

圖7.（a）不同石墨烯濃度的Sb-G-C復合材料100個循環后的放電容量和（b）倍率性能的電化學性能比較。