FeF
2理論容量高、成本低,在下一代鋰離子電池中具有巨大的應(yīng)用潛力。然而,其導(dǎo)電性差,充放電過程中體積變化劇烈,限制了其實際應(yīng)用。為了最大限度地提高可用的電化學(xué)性能,一種新型多孔還原氧化石墨烯-FeF
2@碳 (rGO-FeF
2@C) 復(fù)合材料通過脫合金方法成功合成,具有 430 mAh g
-1 的高可逆容量,即使在0.08 A g
-1下,循環(huán) 50 次后仍保持 400 mAh g
-1,在 0.08 A g
-1至 1.00 A g
-1范圍內(nèi)也表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能。結(jié)果表明,這種結(jié)構(gòu)和方法是實現(xiàn) FeF
2 陰極良好性能的有效策略。觀察到一種新現(xiàn)象,即較低的充電電壓會引起較高的放電平臺,并提出了可能的假設(shè)。
Figure 1. Fe-Si合金粉末的SEM圖像:(a)球磨前和(b)球磨后,(c) P-FeF
2在500°C下獲得,(d) Fe-Si、PVDF和GO的混合聚集體,(e和f) 在500 °C下獲得的rGO-FeF
2@C。(g) 碳包覆的多孔FeF
2的SEM圖像和相應(yīng)的EDS元素映射:(h) Fe、(i) F、( j) C 和 (k) N。(l和m) rGO-FeF
2@C的TEM圖像。(n) rGO-FeF
2@C的HRTEM圖像和相應(yīng)的 (o) SEAD圖案。
Figure 2. (a) rGO-FeF
2@C在0.08 A g
-1電流密度下的循環(huán)性能。(b) rGO-FeF
2@C在 0.08 A g
-1 的電流密度和 4.0-1.0 V 電壓范圍下的 GCD 曲線。(c) rGO-FeF
2@C在不同電流下的放電容量和庫侖效率。在不同 (d) 溫度和 (e) 碳源條件下,合成的陰極的放電容量和循環(huán)性能比較。(f) rGO-FeF
2@C和rGO-FeF
2@gluC的奈奎斯特圖。(g) FeF
2 與 PVDF-C 或 Glu-C 之間的鍵合示意圖。(h) rGO-FeF
2@C和rGO-FeF
2@gluC 的 F 1s 的高分辨率 XPS 光譜。
Figure 3. (a) rGO-FeF
2@C在不同掃描速率下的 CV 曲線。(b) 氧化還原峰值電流與掃描速率平方根之間的擬合線性。(c) rGO-FeF
2@C總電流(橙色實線)和電容電流(陰影部分)的CV 曲線。(d) 不同掃描速率下電容和擴散控制的電容貢獻百分比。(e) 在第一條放電曲線上標出了不同的狀態(tài)點。(f)來自放電曲線的各種放電狀態(tài)的奈奎斯特圖。(g) 低頻部分 Z' 與 ω
−1/2 的線性關(guān)系。(h) 第一次放電/充電過程中的 Warburg 系數(shù)(插圖:鐵插入 LiF 的脫鋰過程示意圖。)
Figure 4. (a) rGO-FeF
2@C在不同掃描速率下 20 次循環(huán)后的 CV 曲線。(b) 不同掃描速率下,電容和擴散控制的電容貢獻百分比。
Figure 5. (a) rGO-FeF
2@C在3.5-1.0 V和3.0-1.0 V范圍內(nèi),在15個循環(huán)中的恒電流放電-充電曲線。(b) rGO-FeF
2@C在初始15個循環(huán)中,在3.5-1.0 V和3.0-1.0 V范圍內(nèi)的循環(huán)性能。(c) 在0.08 A g
-1 下,從第2次到第20次循環(huán)的放電曲線。(d) 來自不同循環(huán)的4.0 V 處,電極的XPS光譜。(e) 第1次和第10次(放電至1.0 V),電極的XRD圖案。(f) rGO-FeF
2@C在第一次循環(huán)中具有不同充電截止電壓的恒電流充放電曲線。(g) 第一次充電不同電壓下,電極的非原位 XRD 譜。圖 7(f) 的放大區(qū)域,電壓窗口為 (h) 4.3–1.0 V,(i) 4.0–1.0 V,( j) 3.5–1.0 V 和 (k) 3.0–1.0 V。
相關(guān)研究成果于2021年由四川大學(xué)文曉剛課題組,發(fā)表在Inorg. Chem. Front.(DOI: 10.1039/d1qi00273b)上。原文:The fluorination-assisted dealloying synthesis of porous reduced graphene oxide-FeF
2@carbon for high-performance lithium-ion battery and the exploration of its electrochemical mechanism。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號