还原氧化石墨烯包裹FeS2复合材料作为高性能钠离子电池负极材料

【引言】

虽然锂离子电池被广泛应用于各行各业，但是锂资源的缺少对其发展是极大的限制，所以研究工作者着眼于占据资源优势的钠离子电池。钠离子电池由于具有成本低、储量丰富、分布广泛的特点，将成为锂离子电池的理想替代者。钠离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解液等组成，其中电极材料的性能直接决定了电池的电化学性能。因此，对于钠离子电池电极材料的研究成为了当前研究的重点。FeS₂的理论容量高达894 mAh/g，被视为一种非常有前景的钠离子负极材料，但由于其电导率低、体积膨胀大、导致可逆容量低、循环稳定性差，限制了材料的实际应用。

【成果介绍】

王红强等人发表了题为“Reduced Graphene Oxide-Wrapped FeS₂ Composite as Anode for High-Performance Sodium-Ion Batteries”的文章。该文章中阐述了制备一种具有优异电化学性能的还原氧化石墨烯包裹FeS₂复合材料(FeS₂/rGO)的方法。外层包裹的rGO可以提高FeS₂的电导率、比表面积、和结构稳定性。得益于两者的复合效应，FeS₂/rGO负极材料同时具备高比容量、高倍率性能、和优异循环稳定性：在100 mA/g和10 A/g条件下的初始放电容量分别高达1263.2和344 mAh/g。循环100个周期后，放电容量仍保持在609.5 mAh/g。该方法为制造高性能金属硫化物/rGO复合材料提供了新思路，可将其应用于锂离子电池或钠离子电池。

【图文导读】

 图1 ：

a) 所制备的Fe₃O₄和Fe₃O₄/rGO前驱体的XRD图。

b) Fe₃O₄的SEM图。

c) Fe₃O₄/rGO的SEM图。

d) Fe₃O₄/rGO的TEM图。

图2：

1.  制备的FeS₂/rGO复合材料的XRD图。

b、c)  FeS₂的SEM图像。

d)  FeS₂/rGO复合材料的SEM图像。

e、f)  FeS₂/rGO复合材料的TEM图像。

g、h) FeS₂/rGO复合材料的HRTEM图像。

i) FeS₂/rGO复合材料的SAED图。

图3：

a) FeS₂和FeS₂/rGO复合材料的TG曲线

b) FeS₂和FeS₂/rGO复合材料的N₂吸附—脱附曲线。

图4：

a) FeS₂的CV曲线。

b) FeS₂/rGO的CV曲线。

图5：

1.  FeS2/rGO的恒流充放电曲线。
2. FeS₂和FeS₂/rGO复合材料的循环寿命和库仑效率。
3. FeS₂和FeS₂/rGO复合材料的倍率性能。
4. FeS₂和FeS₂/rGO复合材料的奈奎斯特图。

 图6： 

1.  新鲜制备的FeS₂/rGO电极的SEM图。
2. 100次充放电循环后FeS₂/rGO电极的SEM图。

c、d) 100次充放电循环后FeS₂/rGO电极的TEM图。

文献：Wang Q, Guo C, Zhu Y, et al. Reduced Graphene Oxide-Wrapped FeS 2, Composite as Anode for High-Performance Sodium-Ion Batteries[J]. Nano-Micro Letters, 2018, 10(2):30.