低工作電壓，高理論容量轉(zhuǎn)換合金陽極是鉀離子陽極的理想選擇。然而，如何解決變化后合金材料在整個反應(yīng)過程中的結(jié)構(gòu)變形和體積膨脹問題是一個至關(guān)重要的課題。在靜電紡絲過程中加入雙氰胺(DCDA)合成了一種新型氮摻雜石墨烯修飾的FeSe
x-Sb
2Se
3/C納米纖維(FeSbSe-NGCNFs)復(fù)合材料。得益于多孔的一維納米結(jié)構(gòu)、石墨烯修飾和富氮摻雜，F(xiàn)eSbSe-NGCNFs作為PIBs的陽極表現(xiàn)出最佳的電化學(xué)性能。FeSbSe-NGCNFs在100 mA g
-1時提供了279.9 mAh/g的可逆放電比容量，經(jīng)過100次循環(huán)后容量保持率為87.6%，此外在3000 mA g
-1的大電流下容量高達(dá)169.9 mAh/g。經(jīng)過1000次循環(huán)后，復(fù)合材料在1000 mA g
-1下保持115.8 mAh/g的容量。這些特殊的循環(huán)多重特性的主要原因是多孔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了更多的碳缺陷和活性位點，增加了K
+的存儲容量，加速了K
+的傳輸和電子轉(zhuǎn)移，以及石墨烯納米片結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了導(dǎo)電性和增加了它的比表面積。因此，開發(fā)的FeSbSe-NGCNFs作為陽極材料可能會使PIBs受益。
圖1. FeSbSe-NGCNFs復(fù)合材料制備過程示意圖。
圖2. FeSbSe-NGCNFs 前體纖維（a）、FeSbSe-CNFs（b）、FeSbSe-NGCNFs（c）和 FeSbSe-0.4NGCNFs（d）的 FE-SEM 圖像；FeSbSe-NGCNFs 的 TEM 圖像（e-f）、HRTEM 圖像（g）、HAADF 圖像（h）和相應(yīng)的 EDS 元素映射圖像（i-m）。
圖3. (a) FeSbSe-CNFs、FeSbSe-NGCNFs 和 FeSbSe-0.4NGCNFs 的 XRD 圖案和 (b) 拉曼光譜。
圖4. （a–b）FeSbSe-CNFs、FeSbSe-NGCNFs 和 FeSbSe-0.4NGCNFs 的 Brunauer–Emmett–Teller 曲線和相應(yīng)的孔徑分布曲線；（c）FeSbSe-CNFs、FeSbSe-NGCNFs 和 FeSbSe-0.4NGCNFs 的 FTIR 光譜。
圖5. FeSbSe-NGCNFs 的 XPS 測量光譜 (a) 和 (b) C1s、(c) N1s、(d) Fe 2p、(e) Sb 3d 和 (f) Se 3d 的高分辨率光譜。
圖6. （a）FeSbSe-NGCNFs的循環(huán)伏安曲線；（b）FeSbSe-NGCNFs在50 mA g
-1時的放電-充電曲線；（c）FeSbSe-CNFs、FeSbSe-NGCNFs和FeSbSe-0.4NGCNFs在50 mA g
-1至3000 mA g
-1時的倍率性能；（d）FeSbSe-NGCNFs電極與其他報道的PIBs中的鐵和銻金屬硒化物基電極的倍率能力比較；（e）FeSbSe-CNFs、FeSbSe-NGCNFs和FeSbSe-0.4NGCNFs在100 mA g
-1時的循環(huán)性能； （f）FeSbSe-CNFs、FeSbSe-NGCNFs 和 FeSbSe-0.4NGCNFs 在 1000 mA g
-1 時的循環(huán)性能。
圖7. （a）FeSbSe-CNFs、FeSbSe-NGCNFs 和 FeSbSe-0.4NGCNFs 電極的 EIS 奈奎斯特圖和（b）Z′ 和 ω
-1/2 之間的線性擬合。
圖8. （a）FeSbSe-NGCNFs 在不同掃描速率下對 PIBs 的 CV 曲線。（b）FeSbSe-NGCNFs 的峰值電流與掃描速率的線性關(guān)系。（c）FeSbSe-NGCNFs 的電容和擴(kuò)散控制容量的歸一化比例。（d）FeSbSe-NGCNFs 在 1.0 mV s
-1時的電容貢獻(xiàn)曲線。
相關(guān)研究成果由湘潭大學(xué)化學(xué)學(xué)院環(huán)境友好化學(xué)與應(yīng)用教育部重點實驗室, 新型儲能電池關(guān)鍵材料制備技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室, 電化學(xué)能源儲存與轉(zhuǎn)換湖南省重點實驗室Zhifeng Huang 及 Li Liu等人于2024年發(fā)表在Applied Surface Science (https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2024.159826 )上。原文：Nitrogen-doped graphene-decorated FeSe
x-Sb
2Se
3/C nanofibers as advanced anode materials for potassium ion batteries
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
