DOI:10.1016/j.jpowsour.2019.227559
具有優良機械柔韌性的電極設計是開發具有機械耐久性和優異電化學性能的儲能裝置的關鍵。本文通過靜電紡絲技術和隨后的煅燒成功地合成了一種柔性的SnSe/C納米纖維膜。從宏觀的角度來看,SnSe/C納米纖維膜可以容忍彎曲角度為180°,而沒有任何斷裂,表明其優越的機械柔韌性。從微觀上看,SnSe納米粒子沿碳納米纖維骨架均勻分布。碳納米纖維骨架不僅可以作為導電基體,提高復合材料的導電性,還可以作為緩沖材料,減輕電化學反應過程中的體積膨脹。當用作鋰/鈉離子電池的無粘合劑和無集電器陽極時,這些優點賦予SnSe/C納米纖維優異的電化學性能。SnSe/C納米纖維陽極在鋰離子電池中循環500次后,在1000 mAh g-1時可提供405 mAh g-1的穩定放電容量,在鈉離子電池中循環200次后,在200 mA g-1時可提供290 mAh g-1的穩定放電容量。這些結果表明,SnSe/C納米纖維是一種很有前途的柔性鋰離子和鈉離子電池負極材料。
圖1.SnSe/CNF制備過程的示意圖。
圖2.(a,b)前體納米纖維的FE-SEM圖像。(c,d)SnSe/CNF的FE-SEM圖像。插圖:SnSe/CNF電極的數碼照片。
圖3.SnSe/CNF的(a)X射線衍射圖,(b)拉曼光譜和(c)TG-DSC曲線。(d)SnSe/CNF的孔徑分布曲線和N2吸附-解吸等溫線(插圖)。SnSe/CNF的高分辨率(e)N1s和(f)C1s XPS光譜。
圖4.(a)SnSe/CNF的TEM圖像。(b)SnSe/CNF的HR-TEM圖像和相應的晶面間距統計表(插圖)。(c)SnSe/CNF的HAADF圖像和(d-i)相應元素映射圖像。
圖5.SnSe/CNF在鋰離子電池中的電化學性能:(a)掃描速度為0.1 mV s-1的循環伏安曲線;(b)50 mA g-1時的放電/充電曲線;(c)評分表現和相應的庫侖效率;(d)在50至4000 mA g-1的各種電流密度下的放電/充電曲線;1000 mA g-1下500次循環的循環性能和相應的庫倫效率。
圖6.在鋰離子電池中進行速率性能測試后,SnSe/CNF電極的表征:(a)數碼照片;(b)TEM和(c)HAADF圖像;(d-i)元素映射圖像。
圖7.SnSe/CNF在鈉離子電池中的電化學性能:(a)掃描速率為0.1 mV s-1的掃描伏安曲線,;(b)50 mA g-1時的放電/充電曲線;(c)評分表現和相應的庫侖效率;(d)在50至2000 mA g-1的各種電流密度下的放電/充電曲線;200 mA g-1下200次循環的循環性能和相應的庫侖效率。
圖8.在鈉離子電池中進行速率性能測試后,SnSe/CNF電極的表征:(a)數字照片;(b)TEM和(c)HAADF圖像;(d-i)元素映射圖像。