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    氮化CrNb49O124納米線用于高性能鋰離子存儲

    2020-03-17   易絲幫

    DOI:10.1016/j.ceramint.2020.03.099

    具有優異電化學性能的先進電極材料一直是鋰離子電池研究的重中之重。本文采用靜電紡絲技術,使用兩種不同溶劑(乙醇和二甲基甲酰胺)制備了兩種不同尺寸的CrNb49O124納米線。此外,利用熱氨氣對所制備的CrNb49O124納米線進行氮化處理,進一步提高了其電化學性能。令人驚喜的是,氮化后的CrNb49O124納米線的性能比預期的要好。其初始庫侖效率高達90.72%,電荷比容量(273.6 mAh g-1)明顯高于氮化前。此外,在1 C下循環300次后,其容量仍保持在224.4 mAh g-1,保留率高達90.41%,表明其具有優異的長循環穩定性。氮化CrNb49O124納米線的電化學性能明顯優于鋰離子電池中的大多數負極材料。同時,成功地證實了氮化技術是提高大多數電極材料電化學性能的一種高效儲能技術。

     

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    圖1.(a)CNO納米線的合成示意圖。使用DMF(b-d)和乙醇(e-g)的CNO納米線的SEM圖像。


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    圖2.(a)氮化過程示意圖。(b)在不同的氮化時間拍攝的CNO數碼照片。(c)CNO的XRD圖譜。(d)CNO、CNO-N1(5分鐘)、CNO-N2(25分鐘)、CNO-N3(60分鐘)、CNO-N4(120分鐘)和CNO-N5(300分鐘)的XRD圖譜。(e)X射線衍射圖的部分放大。


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    圖3.(a,b)CNO-N2納米線的SEM圖像。(c,d)CNO-N2納米線的TEM圖像。(e)CNO-N2納米線的HRTEM圖像。(f)CNO-N2納米線的SAED圖。(g)CNO-N2納米線的EDX元素映射。


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    圖4.(a-c)CNO-N2樣品的Cr 2p、Nb 3d和N 1s的XPS光譜。(d-f)CNO-N5樣品的Cr 2p、Nb 3d和N 1s的XPS光譜。


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    圖5.(a)CNO-N2在0.1 mV s-1的掃描速率下的CV曲線。(b)1 C下CNO-N2在1.0-3.0 V范圍內的前三個放電/充電曲線。(c)與之前報道的鈮基負極材料的極化比較。(d)1 C下CNO和CNO-N1/2/3/4/5的長循環性能比較。(e)CNO和CNO-N2在1 C到5 C的速率性能。(f)CNO-N2在1 C下的長循環性能。


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