成果简介
低初始库仑效率（ICE）是阻碍碳负极在钠离子电池（SIB）中实际应用的一个重要问题，尤其是对于具有大表面积的碳。预沉淀是解决上述问题的有效途径，但其操作繁琐，无法抑制组装电池中不可避免的电解液分解。本文，清华大学深圳研究生院Ganyu Zheng等研究人员在《InfoMat》期刊发表名为“Ultrafast presodiation of graphene anodes for high-efficiency and high-rate sodium-ion storage”的论文，研究开发了一种使用溶解在二甲氧基乙烷 (DME) 溶剂中的萘钠 (Na-Nt) 作为预沉淀试剂的还原氧化石墨烯 (rGO) 的超快化学预沉淀方法。
由于Na +和DME 预沉淀有效地将rGO的 ICE 提高到96.8%。形成的人工SEI抑制了组装电池中电解质的过度分解，导致在rGO表面形成均匀且富含无机成分的SEI，从而实现快速界面离子转移。因此，rGO显示出优异的倍率性能，在5Ag-1时具有198.5mAhg -1的高容量。此外，还实现了1000次循环中68.4%的高容量保持率所表明的优异循环稳定性，显示了促进高倍率rGO负极在SIB中实际应用的潜力。
图文导读
图1、(A) 分别溶解在二甲氧基乙烷溶液中的 0.5 M Na-Nt 和 0.5 M Nt 的拉曼光谱；(B) 不同预氧化时间的还原氧化石墨烯 (rGO) 电极的开路电压 (OCV) 值和初始库仑效率 (ICE)；(C) 预先处理的 rGO (P-rGO) 的能量色散 X 射线元素映射；(D) rGO 和 P-rGO 的 X 射线衍射图；(E) rGO 和 (F) P-rGO 的低分辨率透射电子显微镜图像；(G) rGO 预处理前后的拉曼光谱；(H) rGO 和 (I) P-rGO 的扫描电子显微镜图像
图2、(A) 根据 X 射线光电子能谱 (XPS) 结果，还原氧化石墨烯 (rGO) 和预氧化 rGO (P-rGO) 的不同元素的原子百分比；高分辨率 XPS (B) O 1s 光谱；(C) rGO 和 P-rGO 的 O 元素的 XPS 原子百分比；rGO 预处理前后的高分辨率 (D) Na 1s 光谱和 (E) C 1s 光谱；(F) rGO 和 P-rGO 的 FTIR 光谱
图3、原始还原氧化石墨烯 (rGO) 和预制 rGO (P-rGO) 电极的电化学性能
图4、循环后还原氧化石墨烯 (rGO) 和预制 rGO (P-rGO) 电极的形态和组成
小结
总之，通过溶解在 DME 中的 Na-Nt 的超快化学预沉淀法（10 秒）有效地提高了具有高倍率能力的 rGO 阳极的 ICE。这项工作提供了一种有效的方法来预制碳并同时构建人工SEI，可用于高性能碳负极的规模化生产，促进SIBs的商业化。
文献：https://doi.org/10.1002/inf2.12242
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