钴掺杂FeS的可控制备及储钠特性研究

作     者：陈珂君 范利君 

作者机构：鹤壁能源化工职业学院 新乡学院 

出 版 物：《储能科学与技术》 (Energy Storage Science and Technology)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主　　题：钠离子电池 掺杂 负极材料 二硫化铁 反应机理 

摘      要：铁基硫化物作为典型的转化型负极材料，具有理论比容量高、无毒、资源丰富等优势，成为了钠离子电池潜在的负极材料之一。然而，该类材料的电子/离子输运性能较差，导致了储钠动力学特性有待改善，这也限制了其实际应用。基于此，本文以典型铁硫化物FeS2为例，提出阳离子掺杂的策略来调控其晶体结构，以期改善其电化学储钠特性。研究发现，通过在前驱体溶液中引入Co2+，实现了钴掺杂FeS2的可控合成。结构和组成表征发现，不同Co2+掺杂量会对FeS2的形貌产生影响，且掺杂后FeS2的(200)晶面间距增大。电化学性能测试表明，掺杂后样品具有更好的倍率性能和循环稳定性。优化样品在电流密度为1 A/g、2 A/g和4 A/g下，分别保持了264.3 mAh/g、224.9 mAh/g和193.4 mAh/g的可逆放电比容量。在1 A/g的电流密度下，循环450次后可保持229.8 mAh/g的放电比容量，容量保持率约为74.6%。储钠动力学分析表明，掺杂后样品显示出更高的Na+扩散效率，同时表现出赝电容占主导的储钠机制。该研究能够为新型钠离子电池负极材料的开发提供理论参考。