纳米纤维钠离子电池（吉林大学SbN掺杂碳纳米纤维作为钠离子电池负极）

成果简介

钠离子电池（SIB）被认为具有替代锂离子电池的巨大潜力，其在大电流密度下的循环稳定性有待提高。本文，吉林大学Rong Chao Cui、Chun Cheng Yang等研究人员在《Energy Technol》期刊发表名为“Sb/N-Doped Carbon Nanofiber as a Sodium-Ion Battery Anode”的论文，研究通过静电纺丝和原位置换合成了锑纳米颗粒和氮掺杂中空多孔硬碳纳米纤维（Sb/N-HPCNF）的混合物。作为 SIB 的阳极，Sb/N-HPCNF 表现出优异的循环稳定性。这种性能主要源于中空多孔结构，它促进了电解质沿孔的扩散，为Na 提供了更多的活性位点插入/提取。这项工作为为先进的储能技术构建精心设计的结构提供了一种巧妙的策略。

图文导读

图1、Sb/N-HPCNF的制备过程示意图。

图2、a) 未退火的 Sb/N-HPCNF 和 Sb/N-HPCNF 的 XRD 图谱。b) Sb/N-HPCNF 的拉曼光谱。c) Sb/N-HPCNF的N 2吸附-解吸等温线。插图是 Sb/N-HPCNF 的孔径分布曲线。d) Sb/N-HPCNF 的 SEM 图像。e) Sb/N-HPCNF 的 TEM 图像。f) Sb/N-HPCNF 的 HRTEM 图像。g) Sb/N-HPCNF 的 HAADF-STEM 图像，以及 h) C、i) N 和 j) Sb 元素的相应元素映射。

图3、Sb/N-HPCNF 的 XPS 分析。

图4、Sb/N-HPCNF电极在SIBs中的电化学反应机理和N-HPCNF、Ni/N-HPCNF和Sb/N-HPCNF电极在SIBs中的电化学性能。

图5、放电和充电后 Sb/N-HPCNF 的非原位 TEM 和 HRTEM 图案

图6、Sb/N-HPCNF//Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 Na离子全电池的电化学性能

小结

总之，本文我们提出了一种通过静电纺丝和原位取代合成 Sb/N-HPCNF 中空材料的简单策略。中空纳米纤维结构提供了有效的电解质扩散路径和更多的 Na 嵌入/脱出活性位点，并缓冲了 Sb 在充电/放电过程中的体积膨胀，从而获得了优异的电化学储钠性能。这项工作中提出的策略可能为开发用于储能系统的先进负极材料提供了一种理想的方法。

文献：

https://doi.org/10.1002/ente.202200746