新疆大学：煤基分级多孔碳纳米纤维作为钠离子电池的高性能负极

成果简介

由于钠资源丰富，钠离子电池（SIBs）被认为是锂离子电池（LIBs）最有前途的替代品之一。然而，由于缺乏先进的电极材料，尤其是负极材料，严重阻碍了SIBs的部署。本文，新疆大学Xing chao Wang等研究人员在《Chem Electro Chem》期刊发表名为“Coal-based hierarchically porous carbon nanofibers as high-performance anode for sodium-ion batteries”的论文，研究通过简单的静电纺丝结合活化方法制备煤基分级多孔碳纳米纤维（HPCCNFs）。化学活化使HPCCNF-1具有微/中孔集成结构和适当的比表面积（2236.43m2g-1），同时将碳层间距扩大到0.386nm，有利于离子和电子的传输。N掺杂不仅会产生外部缺陷和活性位点，还会增加材料的导电性。当用作SIBs的阳极材料时，HPCCNFs-1表现出优异的循环稳定性（高达1000次循环）和良好的倍率性能（5Ag-1时为121.7mAhg-1）。这项工作表明，煤基碳纳米纤维可以成为制备高性能电池的有前途的阳极。

图文导读

图1.（a）HPCCNFS的制备工艺示意图（b-d）CCNFS、HPCCNFS-0、HPCCNFS-1和HPCCNFS-2的XRD图谱、拉曼光谱和FTIR图谱，

图2.（a）CCNF、（b）HPCCNFS-0、（c）HPCCNFS-1和（d）HPCCNF系统图像、（g）SEM图像和（h-j）相应EHPCCNF的FE-SEM图像

图3.（a）0.01-3.0V之间的0.1mvsl下的CV曲线，以及（b）0.1AIPCCNFS-1下初始三个循环的充放电曲线；（c）HPCCNFS-1在5Ag-1下的循环性能（d）速率性能，以及（e）HPCCNFS-1与其他碳基阳极材料的速率性能比较

图4.（a）HPCCNFS-I电极在不同扫描速率下的CV曲线，（b）峰值电流与扫描速率之间的关系，（c）在0.5mvs-1的扫描速率下的电容贡献曲线，d）HPCCNFS-1电极在不同扫描速率下的电容控制电容贡献率

小结

本文，采用静电纺丝和活化相结合的方法制备了具有层次多孔结构和大碳层间距的煤基碳纳米纤维。当用作SIBS的阳极时，HPCCNES-1显示出稳定的循环性能和优异的速率性能。

文献：

https://doi.org/10.1002/celc.202200496

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