东南大学《J ELECTROANAL CHEM》：3DG杂化结构石墨烯气凝胶复合材料，用于卓越的锂储存

成果简介

巨大的体积膨胀和较差的导电性严重阻碍了NiCo2O4（NCO）等氧化还原基电极材料的进一步发展。本文，东南大学刘安然等在《J ELECTROANAL CHEM》期刊发表名为“Confining NiCo2O4 nanoparticles in nitrogen doped carbon nanotubes embedded in 3D porous graphene aerogels for superior lithium storage”的论文， 研究通过水热组装和高温碳化设计了一种新型的NiCo2O4@氮掺杂碳纳米管@3D石墨烯（NCO@CT@3DG）气凝胶。

在这种气凝胶中，石墨烯纳米片构建了气凝胶的框架，NCO纳米颗粒被沉积在掺氮碳纳米管的表面，作为LIBs的活性材料。连接石墨烯片的NCO修饰的碳纳米管作为支架支持三维交联的石墨烯网络。作为锂离子电池的负极材料，优化后的NCO@CT@3DG表现出优异的电化学性能，具有高容量以及优异的循环和速率性能，在500次循环后，电流密度为1.0A/g时，可以保持810.3 mAh/g的放电比容量。这些优异的性能归功于每个单独成分和独特的石墨烯气凝胶混合结构的协同效应。这项研究表明，3DG气凝胶混合结构在改善体积膨胀大、导电性差的活性材料的电化学性能方面有很大的应用前景。

图文导读

图1、NCO@CT@3DG的合成

图2、NCO@CT@3DG的形貌

图2、NCO@CT@3DG的表征

图3、 (a-c)NCO@CT@3DG, NCO@CT和 NCO的CV曲线；(d-f)NCO@CT@3DG,NCO@CT和NCO的充电和放电曲线；(g-h)NCO@CT@3DG、NCO@CT和NCO在电流密度为1.0 A g-1和2.0 A g-1的循环性能。

图4. NCO@CT@3DG的电化学分析

图5. (a) NCO@CT@3DG, NCO@CT和NCO在低频范围内的阻抗谱和(b) Zre和ω-1/2之间的线性拟合。

小结

综上所述，本文构建了一种3DG杂化结构石墨烯气凝胶复合材料：NCO@CT@3DG。作者认为新颖的3DG气凝胶混合结构，一维纳米管交联石墨烯气凝胶形成多孔的三维气凝胶骨架，活性材料分散在氮掺杂碳纳米管的表面，将是改善体积膨胀大、导电性差的活性材料电化学性能的一种有效策略。

文献：https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2023.117565