成果简介
开发超稳定性、高库仑效率和长寿命的钠离子电池（SIB）可以显著拓宽其实际工业应用。在这项研究中，本文，陕西科技大学材料学院杨艳玲 教授团队等在《Battery Energy》期刊发表名为“An ultra-stable sodium half/full battery based on a unique micro-channel pine-derived carbon/SnS2@reduced graphene oxide film”的论文，研究提出了一种松树衍生的碳/SnS2@reduced氧化石墨烯/SnS2@rGO)具有快速离子/电子传输微通道的膜用作SIB阳极，其表现出超高的稳定性和大跨度寿命。
从功能上看，具有约30μm微碳通道和约1.2 μm厚碳壁的生物质PDC/SnS2@rGO薄膜可以同时提供快速电子传输路径和Na传输通道。同时，附着在PDC碳壁上的二维（2D）层状SnS+2颗粒可以增加更多的Na接触点，缩短NaPF++6电解液中的Na传输路径。为了避免SnS2在钠化过程中与PDC分离，具有良好导电性和柔韧性的rGO被包裹在SnS2外层，作为一件 “电子衣”。当PDC/SnS2@rGO薄膜被用作SIB阳极时，在0.1 A g+-1条件下获得了约650 mA h g-1的高Na存储容量和在5Ag-1条件下800次循环后获得了约99.8%的超高库伦效率。此外，使用PDC/SnS2@rGO薄膜（阳极）和Na3V2(PO4)3（阴极）组装了一个SIB全电池，表现出约163.9 mA h g-1的高可逆容量和约99.7%的库伦效率性能。本工作为生物质衍生碳在SIB中的应用提供了一个合理的设计策略，这可能会激发更多的生物质衍生材料研究。
图文导读
图1、PDC/SnS2@rGO薄膜的制备过程和内部结构图。
图2、A） 生物质松木炭化前后的光学照片。（(B）PDC中的微孔碳通道模型。C-E）PDC和（F-H）PDC/SnS2@rGO不同程度的扫描电子显微镜（SEM）图像。I，J）PDC/SnS2@rGO的透射电子显微镜（TEM）图像。(K）PDC/SnS2@rGO的选择性电子衍射图案。(L) PDC/SnS2@rGO的SEM图像及其相应的能量色散光谱（EDS）的（M）C、（N）S和（O）Sn的元素分布。
图3、(A）PDC/SnS2@rGO薄膜的X射线衍射（XRD）图案。(B) PDC、PDC/SnS2和PDC/SnS2@rGO薄膜的拉曼图案。(C）PDC/SnS2@rGO薄膜的X射线光电子能谱（XPS）全貌以及相应的（D）Sn 3d、（E）S2p和（F）C1s光谱。(G）PDC/SnS2@rGO薄膜的N2吸附/解吸等温线和（H）相应的孔径分布曲线。
图4、PDC、PDC/SnS2和PDC/SnS2@rGO薄膜的电化学性能
图5、(A) PDC/SnS+2@rGO薄膜的快速电子/Na传达原理。(B) Na在NaPF+6电解液中的解溶过程。(C) PDC/SnS2@rGO薄膜在充电和放电时的模拟图。这里，SEI是固体电解质界面的缩写。
图6、(A) 以PDC/SnS2@rGO薄膜为阳极，Na3V2(PO4)3为阴极的SIB全电池的运行模型。(B, C) SIB全电池的光学照片，通过电极板的LED灯。(D) SIB全电池在0.1 A g-1循环300次时的电化学特性。(E）SIB全电池分别在20、100、200和300次循环后的充电和放电曲线。
小结
在这项研究中，我们制备了一种具有快速离子/电子传输微通道的可持续的PDC/SnS2@rGO薄膜作为超稳定、长跨度寿命的SIB阳极。这项工作为锡基/生物质衍生材料的结构设计提供了策略，并为低成本的BDC材料在SIB中的应用提供了一种制备方法。
文献：https://doi.org/10.1002/bte2.20220046
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