作為鋰離子電池（LIBs）的替代品，鈉離子電池（SIBs）因其豐富的資源儲量和成本優(yōu)勢而備受關(guān)注。隨著納米技術(shù)的普及和工業(yè)化系統(tǒng)的成熟，SIBs已經(jīng)隨著能量密度的提高而逐步商業(yè)化。然而，由于鈉的高原子量，實(shí)現(xiàn)SIB更高的能量密度仍然存在重大挑戰(zhàn)。因此，迫切需要探索和制造適合SIBs的高容量和長壽命電極。在此提出了一種新穎而簡便的制備紅磷@氮摻雜石墨烯/碳納米管氣凝膠（P@NGCA）的策略作為高能鈉離子電池的獨(dú)立陽極。由于紅磷的優(yōu)化結(jié)構(gòu)均勻地限制在多孔 NGCA 中，具有高電導(dǎo)率和機(jī)械穩(wěn)定性，獨(dú)立式 P@NGCA 負(fù)極表現(xiàn)出出色的鈉存儲性能，表現(xiàn)出超高比面積容量（3.3mAh cm-2 at 0.2Ag-1），優(yōu)異的倍率性能（1.8mAh cm-2 at 2Ag -1 ) 和高 ICE (約80%)，這意味著在儲能方面的巨大潛在應(yīng)用。
Figure 1. 示意圖顯示了 P@NGCA 的制備以及鈉化和脫鈉過程。
Figure 2. (a) NGCA 的 SEM 和 (b) TEM 圖像。(c) GA、GCA 和 NGCA 的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線。(d) GA、GCA 和 NGCA 的電子電導(dǎo)率。(e) N
2吸附-解吸等溫線和(f) NGCA 的孔徑分布。
Figure 3. (a) P@NGCA的SEM和(b)TEM 圖像；(c-f) P@NGCA的EDX元素映射。(g) N
2吸附-解吸等溫線和(h) P@NGCA 的孔徑分布。P@NGCA 的 (i) N 1s 和 (j) P 2p 的高分辨率 XPS 光譜。
Figure 4. (a) P@NGCA 的循環(huán)伏安法，掃描速率為 0.1 mV s
-1。(b) P@NGCA 在 0.2 A g
-1的初始 3 個循環(huán)的恒電流放電/充電曲線。(c) P@NGCA 在 0.2 A g
-1下的長期循環(huán)特性。(d) 本作品與其他材料的比面積比較。(e) 紅P、NGCA 和 P@NGCA 的奈奎斯特圖。(f) P@NGCA 的倍率能力從 0.2 A g
-1到 2 A g
-1。
相關(guān)研究工作由合肥工業(yè)大學(xué)Hongfa Xiang課題組于2022年發(fā)表在 《Chem. Commun.》期刊上。原文：A high areal capacity sodium-ion battery anode enabled by a free-standing red phosphorus@N-doped graphene/CNTs aerogel。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
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