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沥青衍生碳包覆铋锑硫化物的设计构筑及其储钠性能
1
作者
孙颖
房蕴珂
+6 位作者
马佳鑫
刘畅
吴抒遥
于佳艺
邱介山
张薇
马天翼
《洁净煤技术》
北大核心
2025年第8期99-108,共10页
钠离子电池(SIBs)被视为最有望取代锂离子电池的新型二次电池。设计和构筑具有高比容量和优异循环稳定性的负极材料是推动钠离子电池实际应用的关键。硫化铋和硫化锑具有高的比容量和能量密度,是理想的钠离子电池负极材料之一。采用煤...
钠离子电池(SIBs)被视为最有望取代锂离子电池的新型二次电池。设计和构筑具有高比容量和优异循环稳定性的负极材料是推动钠离子电池实际应用的关键。硫化铋和硫化锑具有高的比容量和能量密度,是理想的钠离子电池负极材料之一。采用煤沥青衍生碳包覆策略,通过水热法合成铋锑硫化物Bi_(2)S_(3)/Sb_(2)S_(3),再经中温煤沥青包覆、高温热解和硫化处理,制备了煤沥青衍生碳包覆的Bi_(2)S_(3)/Sb_(2)S_(3)纳米复合材料(Bi_(2)S_(3)/Sb_(2)S_(3)@SNC),显著提高了复合材料导电性并缓解其在充放电过程中的体积膨胀,从而提升材料的比容量和循环性能。SEM、TEM和XPS等表征结果证明,Bi_(2)S_(3)/Sb_(2)S_(3)@SNC具有三维连续多孔网络结构,可为钠离子提供较短的扩散路径和丰富的存储位点,有利于提升倍率和储钠容量。采用LSV、EIS和GITT等测试,系统考察了不同硫化物比例对储钠动力学性能的影响规律。研究表明,当Bi与Sb的投料比(物质的量之比)为1∶3时,所得Bi_(2)S_(3)/Sb_(2)S_(3)@SNC-1的电荷转移电阻最小、赝电容贡献率高达96%,有利于构建稳定的固态电解质膜(SEI),加速离子扩散和电子传输。基于Bi_(2)S_(3)/Sb_(2)S_(3)@SNC-1所构筑的钠离子半电.池,在0.2 A/g的电流密度下循环200圈后,比容量仍保持在494.4 mAh/g,具有出色的循环性能;在0.05和5 A/g的电流密度下,比容量分别为419.6和282.0 mAh/g,容量保持率为67.2%,具有出色的倍率性能。本工作为设计构筑金属硫化物钠离子电池负极材料提供了新策略。
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关键词
钠离子电池
Bi_(2)S_(3)/Sb_(2)S_(3)
煤沥青
碳材料
赝电容
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职称材料
题名
沥青衍生碳包覆铋锑硫化物的设计构筑及其储钠性能
1
作者
孙颖
房蕴珂
马佳鑫
刘畅
吴抒遥
于佳艺
邱介山
张薇
马天翼
机构
辽宁大学化学院
中煤(深圳)研究院有限责任公司
北京化工大学化学工程学院
皇家墨尔本理工大学理学院
出处
《洁净煤技术》
北大核心
2025年第8期99-108,共10页
基金
国家自然科学基金企业联合基金重点资助项目(U24B20198)
国家自然科学基金青年基金资助项目(22308139)
辽宁省教育厅基本科研面上资助项目(JYTMS20230767)。
文摘
钠离子电池(SIBs)被视为最有望取代锂离子电池的新型二次电池。设计和构筑具有高比容量和优异循环稳定性的负极材料是推动钠离子电池实际应用的关键。硫化铋和硫化锑具有高的比容量和能量密度,是理想的钠离子电池负极材料之一。采用煤沥青衍生碳包覆策略,通过水热法合成铋锑硫化物Bi_(2)S_(3)/Sb_(2)S_(3),再经中温煤沥青包覆、高温热解和硫化处理,制备了煤沥青衍生碳包覆的Bi_(2)S_(3)/Sb_(2)S_(3)纳米复合材料(Bi_(2)S_(3)/Sb_(2)S_(3)@SNC),显著提高了复合材料导电性并缓解其在充放电过程中的体积膨胀,从而提升材料的比容量和循环性能。SEM、TEM和XPS等表征结果证明,Bi_(2)S_(3)/Sb_(2)S_(3)@SNC具有三维连续多孔网络结构,可为钠离子提供较短的扩散路径和丰富的存储位点,有利于提升倍率和储钠容量。采用LSV、EIS和GITT等测试,系统考察了不同硫化物比例对储钠动力学性能的影响规律。研究表明,当Bi与Sb的投料比(物质的量之比)为1∶3时,所得Bi_(2)S_(3)/Sb_(2)S_(3)@SNC-1的电荷转移电阻最小、赝电容贡献率高达96%,有利于构建稳定的固态电解质膜(SEI),加速离子扩散和电子传输。基于Bi_(2)S_(3)/Sb_(2)S_(3)@SNC-1所构筑的钠离子半电.池,在0.2 A/g的电流密度下循环200圈后,比容量仍保持在494.4 mAh/g,具有出色的循环性能;在0.05和5 A/g的电流密度下,比容量分别为419.6和282.0 mAh/g,容量保持率为67.2%,具有出色的倍率性能。本工作为设计构筑金属硫化物钠离子电池负极材料提供了新策略。
关键词
钠离子电池
Bi_(2)S_(3)/Sb_(2)S_(3)
煤沥青
碳材料
赝电容
Keywords
sodium-ion battery
Bi_(2)S_(3)/Sb_(2)S_(3)
coal tar pitch
carbon materials
pseudocapacitance
分类号
TM912 [电气工程—电力电子与电力传动]
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1
沥青衍生碳包覆铋锑硫化物的设计构筑及其储钠性能
孙颖
房蕴珂
马佳鑫
刘畅
吴抒遥
于佳艺
邱介山
张薇
马天翼
《洁净煤技术》
北大核心
2025
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