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Date of Publication:2021-01-31

Journal:新型炭材料

Volume:33

Issue:06

Page Number:544-553

ISSN No.:1007-8827

Key Words:锂离子电池;碳纳米管;氮掺杂;限域;硫化

Abstract:锂离子电池的性能高度依赖于负极材料的性能。由于商业石墨受限于较低的理论容量,开发新型炭材料和金属氧化物/硫化物引起越来越多的关注。黄铁矿(Fe S_2)具有较大理论储锂容量(894 mAh g~(-1)),而且环保价廉。为了提高黄铁矿的电导率,改善其充/放电过程中的体积变化,合成了纳米碳管限域黄铁矿复合材料(Fe S_2/N-CNTs)。该材料基于填充有铁纳米线/棒的氮掺杂碳纳米管(Fe/N-CNTs)的独特结构,利用氮掺杂纳米碳管管壁上的缺陷,通过简易的硫化过程,实现了碳管内铁的原位限域硫化转化。所得Fe S_2/N-CNTs复合物中黄铁矿以两种形态存在,一种是由半开放的氮掺杂碳纳米管包裹的Fe S_2纳米线,另一种是Fe S_2纳米颗粒从管腔扩散并附着在碳管外壁上。Fe S_2/N-CNTs复合物作为锂离子电池的负极材料,表现出高放电容量(996 mAh g~(-1)/0. 1 A g~(-1))和良好的倍率性能,且循环性能优良。