新加坡科技设计大学Huiying Yang研究团队–石墨烯封装钴-掺杂硫化铁空心多面体用于高可逆钠储存

钠离子电池（SIBs）凭其低成本和固有的安全性引起了人们极大关注。但是，发展合适的具有高倍率性能和长期循环稳定性的阳极材料是SIB在实际应用中面临的主要挑战。在此，设计合成了一种有效的阳极，即钴掺杂空心硫化铁多面体且被石墨烯包覆（命名为“CoFeS@rGO”）。这石墨烯封装的中空复合材料保证了快速连续的电子传输，高Na+离子可接触性和强结构完整性，体积膨胀率仅为14.9％，在脱钠期间体积收缩可忽略不计。 CoFeS@rGO电极展现出高的比容量（在100 mA g-1电流密度下实现661.9 mAh g-1），出色的倍率性能，循环寿命长（在1500次循环后保留了84.8％的容量）。原位X射线衍射和选区电子衍射图表明新型CoFeS@rGO电极是基于可逆转化反应。更重要的是，当与Na3V2(PO43)/C阴极组装后，全电池也表现出超强的倍率性能和很好的循环稳定性。这项工作表明了合理设计的CoFeS@rGO阳极材料非常适用于下一代高倍率性能和长期循环能力的SIBs。

Figure 1.（a）合成CoFeS@rGO的示意图，样品的SEM图：（b）Fe-MOF，（c）中空CoFe-LDH，（d）CoFe-LDH@GO, （e）CoFeS@rGO。

Figure 2. CoFeS@rGO和FeS@rGO复合物的结构表征。（a）精修XRD，（b）Fe 2p XPS,（c）S 2p XPS，（d）SEM-EDX元素漫谱图，（e）TEM 图和（f）SAED 图。

Figure 3. 半电池的电化学性能。（a）恒电流充放电曲线，（b）循环性能，（c）不同电流密度下的倍率性能，（d）倍率性能比较，（e）长期循环稳定性，（f）EIS谱，（g）电容和扩散控制的贡献比，（h）CV曲线显示了表面电容的贡献能力。

Figure 4. CoFeS@rGO电极的原位测量。（a）原位XRD，（b）选取XRD图，（c）基于原位TEM表征，直径的演变过程和体积变化，（d-h）不同嵌钠/脱钠时间的原位TEM和SAED。

Figure 5. CoFeS@rGO||Na3V2(PO4)3/C全电池的电化学性能。（a）Na||Na3V2(PO4)3/C 和 Na||CoFeS@rGO半电池的充放电曲线，（b）全电池的充放电曲线，（c）不同电流密度下的倍率性能，（d）循环稳定性测试。

该研究工作由新加坡科技设计大学Huiying Yang研究团队于2019年发表在Adv. Energy Mater.期刊上。原文：In Situ Grown Monolayer N-Doped Graphene on CdS

Hollow Spheres with Seamless Contact for Photocatalytic

CO2 Reduction（https://doi.org/10.1002/aenm.201901584.）