成果简介
过渡金属氧化物（TMO）的高容量阳极材料通常具有较低的导电率和由多电子转移转化反应机制产生的剧烈体积变化，这严重阻碍了其商业化的循环稳定性和速率性能。本文，常州大学陈海群教授、Guangyu He等研究人员在《ACS Appl. Nano Mater》期刊发表名为“Flexible Free-Standing Fe2O3 Nanoparticle/Carbon Shells/Graphene Films for Advanced Lithium-Ion Batteries”的论文，研究提出，通过简单的两步策略以及壳聚糖的物理交联特性，制备了作为无添加剂阳极的独立Fe2O3/碳壳/还原氧化石墨烯（Fe2O3/C/RGO）膜。在这种独立结构中，直径为20–30 nm的Fe2O3纳米颗粒（NPs）被壳聚糖热解C壳包裹，并进一步限制在高度有序的RGO膜内。
因此，超小的Fe2O3纳米颗粒可以有效地减少Li+的扩散途径，而C壳和RGO片可以作为基质来缓解充放电过程中Fe2O3纳米颗粒的巨大体积变化。得益于独立式薄膜的优势，精心设计的Fe2O3/C/RGO薄膜有效地解决了长期存在的挑战，在1A·g-1下达到了令人钦佩的609 mAh·g-1容量，良好的速率性能（高达4A·g-1），以及超过1000次循环的出色循环性能。这些结果为TMO与RGO的集成提供了一种通用策略，从而为优质锂离子电池构建一种柔性自支撑膜。
图文导读
方案一、Fe2O3/C/RGO薄膜制备路线示意图
图1. (a 和 b) Fe2O3/C/RGO 薄膜的横截面 SEM 图像。(c和d) Fe2O3/C/RGO薄膜的俯视SEM图像。(e-g) Fe2O3/C/RGO薄膜的元素映射图像。
图2. Fe2O3/C/RGO 和 Fe2O3 /RGO 薄膜以及 Fe2O3/C粉末的 (a) XRD 图谱和 (b) 拉曼光谱和 (c) FTIR 光谱。(d) Fe 2 O 3 /C/RGO薄膜在空气气氛下的TGA曲线。
图3. (a) Fe2O3/C/RGO薄膜的XPS光谱。(b) C1s、(c) Fe2p和 (d) O1s的高分辨率 XPS 光谱。
图4. (a) Fe2O3 /C/RGO薄膜的初始三个CV曲线。(b) Fe2O3/C/RGO薄膜的代表性恒电流放电/充电曲线。(c) Fe 2 O 3 /C/RGO、Fe2O3 /RGO和Fe2O3/C的倍率性能和(d)循环性能。(e) Fe2O3/C/RGO 薄膜在 1A·g –1下的长寿命循环性能
图5. (a) Fe2O3/C/RGO薄膜的EIS曲线。(b) Fe2O3/C/RGO电极在充放电过程中的示意图。
文献：https://doi.org/10.1021/acsanm.2c00027
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