【CCL推荐】湖北工业大学张晓星教授等：三维石墨烯框架复合Fe2O3 颗粒负极材料有效提升了转化型Fe2O3负极材料的循环稳定性

近期，Chin Chem Lett在线发表了湖北工业大学张晓星教授/武汉理工大学安琴友研究员/武汉纺织大学姜亚龙副教授的合作文章，题为：Spatial confinement of free-standing graphene sponge enables excellent stability of conversion-type Fe₂O₃ anode for sodium storage, DOI: 10.1016/j.cclet.2024.110010.

该研究成功合成了三维石墨烯框架（3DGF）复合Fe₂O₃ 颗粒负极材料（rGO@ Fe₂O₃），利用3DGF高孔隙率和高电导率的特性，有效提升了转化型Fe₂O₃负极材料的循环稳定性。

【正文简介】

转化型负极材料具有高的理论容量，但是该类材料在储钠过程中体积膨胀大，发生严重粉化现象，导致其循环稳定性较差。针对此问题，传统的优化方法包括颗粒纳米化、元素掺杂、提升电子电导率等。本文提出利用高电子电导率的3DGF实现空间限域效应的策略，制备了三维石墨烯框架（3DGF）复合Fe₂O₃ 颗粒负极材料，三维分级多孔结构有利于缓解Fe₂O₃ 颗粒在储钠过程中的膨胀，避免Fe₂O₃ 颗粒的粉化。相较于已报道的Fe₂O₃负极材料，本工作在可逆容量、倍率性能、循环稳定性方面都实现了明显的提升。

【工作亮点】

（1）三维石墨烯网络框架实现快速的离子/电子传输和空间限域效应，有效抑制了Fe₂O₃颗粒在储钠过程中的粉化，使得rGO@Fe₂O₃展现出优异的倍率性能和循环稳定性；

（2）“结构稳定性优化”被直观地观测和证明；

（3）本工作策略为其它转化型负极的性能优化提供了新思路。

图1. Fe₂O₃的形貌表征图。rGO@ Fe₂O₃初始态（a）和放电态（b）的TEM图像。（c）rGO@ Fe₂O₃样品中Fe₂O₃颗粒在初始态和完全放电态的尺寸分布图。纯相Fe₂O₃初始态（d）和放电态（e）的SEM图像。（f）纯相Fe₂O₃颗粒在初始态和完全放电态的尺寸分布图。（g）Fe₂O₃颗粒和rGO@ Fe₂O₃颗粒在储钠后的结构演变示意图。