NiCoS/MXene/氮掺杂碳空心微球的构筑及其作为钠离子电池负极的应用

作     者：陈炳祺 李宝宝 付晓光 邹煜熙 祝梓博 左婉莹 叶美丹 

作者机构：厦门大学物理科学与技术学院生物仿生及软物质研究院福建省柔性功能材料重点实验室 

出 版 物：《厦门大学学报(自然科学版)》 (Journal of Xiamen University(Natural Science))

年 卷 期：2024年

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金(22075237) 

主　　题：NiCo S MXene 空心球 双模板 钠离子电池 稳定性 

摘      要：[目的]针对可充电钠离子电池（SIBs）实际应用中，NiCo2S4电极存在的动力学缓慢和循环稳定性不足等问题，对NiCo2S4电极材料进行优化研究。[方法]本研究利用聚乙烯微球（PS）和金属有机骨架ZIF-67双重模板，通过室温搅拌和高温煅烧的工艺，制备了一种NiCo2S4/MXene/氮掺杂碳的空心微球（NiCo/MX/NC），将其作为SIBs负极材料，考察其电化学性能。[结果] 在结构方面，NiCo/MX/NC具有独特的中空球形结构，球内表面有着导电性优异的MXene片，外表面均匀地附着高容量的NiCo2S4。NiCo/MX/NC在SIBs应用中获得了优异的电化学性能，具有较高的充电比容量（780 mAh/g在0.2 A/g的电流密度下），首周库伦效率高达86.4%，优异的循环稳定性（在10 A/g大电流条件下，循环4000圈，约0.0034%/周的低容量衰减率）。此外，动力学研究表明，NiCo/MX/NC电极具有混合的电荷储存行为，且表面吸附的赝电容过程起主导作用。[结论] MXene和氮掺杂碳的引入显著提高了复合电极的导电性，而空心球形结构的构建有效提升了复合电极的稳定性，增强了其大电流承受能力，防止了NiCo2S4材料在循环过程中的结构塌陷。本工作采用的结构设计、复合掺杂等综合策略，为提高金属硫化物的储钠性能提供了新思路。