文档摘要：随着能源的持续消耗和需求量日益增加,电化学储能器件飞速发展.钠离子电池作为锂电的替代储能体系成为研究重点,电极材料作为关键组成部件对电池的性能起着重要作用.过渡金属硫化物因其高理论比容量可作为钠电负极而备受关注,且储量丰富,价格低廉,但是存在离子存储过程的氧化还原反应导致体积变化引起结构退化等问题.本文以高容量的硫化钴作为研究对象,设计在一个相对刚性的基体中束缚住硫化钴颗粒,限制离子插嵌过程中硫化钴的体积膨胀.主要通过溶剂热法制备金属有机骨架ZIF-67,以ZIF-67为前驱体,经高温碳化及硫化反应,合成氮掺杂碳包覆CoS2纳米颗粒的复合材料(CoS2/NC).采用X射线衍射等研究方法对其进行测试,揭示了CoS2/NC的储钠机理.结果表明:CoS2/NC负极材料具有极高的比容量和良好的循环稳定性,在60mA/g电流密度下的比容量达到了599.6mA·h/g,在1200mA/g电流密度下循环500圈后仍可保持455.4mA·h/g的高容量.较小的电化学阻抗和较高的电容贡献率保证了电极材料优良的倍率性能和大电流密度下的循环性能.CoS2/NC电极表现出优异的储钠性能,有望成为下一代高性能负极材料.改性策略操作简单、效果显著,可以广泛应用于其他电化学储能器件中.
Abstract：Theincreasingenergydepletionandgrowingdemandmakethedevelopmentofanodematerialsforsodiumionbatteriesurgent.Transitionmetalsulfidesareofgreatinterestbecauseoftheirhightheoreticalspecificcapacity,andtheyareabundantandinexpensive,whichhelpreducecosts,butthereareproblemssuchasstructuraldegradationcausedbyvolumechangesduringredox.Therefore,thestudyofanodematerialswithexcellentperformanceforsodiumionbatterieshasbecomethefocusofresearch.Cobaltsulfideparticlesconfinedinarelativelyrigidmatrixcaneffectivelylimitthevolumeexpansion.Inthispaper,themetal-organicskeletonZIF-67waspreparedbythesolvothermalmethod,andthenthenitrogen-dopedCoS2nanoparticles(CoS2/NC)weresynthesizedbyhigh-temperaturecarbonizationandsulfidationreactionusingZIF-67astheprecursor.TheyweretestedbyX-raydiffractionandotherresearchmethodstorevealthesodiumstoragemechanismofCoS2/NC.TheresultsshowthattheCoS2/NCnegativeelectrodematerialhasaveryhighspecificcapacityandgoodcyclingstability,anditsspecificcapacityreaches599.6mAh/gat0.06A/gcurrentdensity,andcanstillmaintainahighcapacityof455.4mAh/gafter500cyclesat1200mA/gcurrentdensity.Inaddition,thesmallerelectrochemicalimpedanceandhighercapacitancecontributionensuretheexcellentmultiplicativeperformanceoftheelectrodematerialandthecyclingperformanceathighcurrentdensity.Thestrategyissimpletooperate,significantlyimprovedandwidelyapplied,andhasabroadapplicationprospectinsodiumionbatteries.TheCoS2/NCelectrodeexhibitsexcellentsodiumstorageperformanceandisexpectedtobethenextgenerationofhigh-performanceanodematerial.Themodificationstrategyissimpleandeffective,andcanbewidelyusedinotherelectrochemicalenergystoragedevices.
作者：傅世郑 安鹏燕 董默涵 王舒冉 杨浩 王子丹 边煜华 刘朝孟 Author：FuShizheng ANPengyan DONGMohan WangShuran YANGHao WANGZidan BIANYuhua LIUZhaomeng
作者单位：东北大学冶金学院能源电化学与城市矿冶金研究所,辽宁沈阳110819东北大学外国语学院,辽宁沈阳110819东北大学冶金学院能源电化学与城市矿冶金研究所,辽宁沈阳110819;先进能源材料化学教育部重点实验室(南开大学),天津300071
刊名：电力科技与环保
Journal：ElectricPowerEnvironmentalProtection
年，卷(期)：2024, 40(3)
分类号：TK02TM911.3
关键词：CoS2/NC复合材料 钠离子电池 负极材料 电化学性能 金属有机框架
Keywords：CoS2/NCcomposite sodiumionbatteries anodematerial electrochemicalproperties metalorganicframe
机标分类号：O646TM242TM912.9
在线出版日期：2024年7月19日
基金项目：国家自然科学基金，中国博士后科学基金，辽宁省自然科学基金金属有机骨架衍生CoS2/NC作为高性能钠离子电池负极的研究[
期刊论文] 电力科技与环保--2024, 40(3)傅世郑 安鹏燕 董默涵 王舒冉 杨浩 王子丹 边煜华 刘朝孟随着能源的持续消耗和需求量日益增加,电化学储能器件飞速发展.钠离子电池作为锂电的替代储能体系成为研究重点,电极材料作为关键组成部件对电池的性能起着重要作用.过渡金属硫化物因其高理论比容量可作为钠电负极而备受...参考文献和引证文献
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关键词：CoS2/NC复合材料,钠离子电池,负极材料,电化学性能,金属有机框架,
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