Natriumjonbatterier (SIB) har väckt stor uppmärksamhet på grund av fördelarna med riklig natriumkälla och låg kostnad. Elektroder med högre Na ⁺ Lagringsförmåga och cykelstabilitet är avgörande för att förbättra energitätheten och hastighetskapaciteten hos SIB.

Nyligen, Prof. Li Xianfengs grupp och Assoc. Prof. Zheng Qiongs grupp från Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS), i samarbete med prof. Tang Yongfus grupp från Yanshan University, föreslagit en ny mekanism för lagring av elektrodenergi för natrium/litiumjonbatterier.

Denna studie publicerades i Angewandte Chemie International Edition den 14 sept.

Forskarna designade en korallliknande FeP-komposit med FeP-nanopartiklar förankrade och dispergerade på ett kvävedopat tredimensionellt kolramverk (FeP@NC). Den korallliknande FeP@NC-kompositen hade en kortare laddningsöverföringsväg och ett högre ledande N-dopat kolnätverk, vilket förbättrade laddningsöverföringskinetiken för denna komposit.

På grund av det mycket kontinuerliga N-dopade kolramverket och ett fjäderbuffrande grafitiserat kollager runt FeP nanopartikeln, SIB med FeP@NC-komposit uppvisade en ultrastabil cykelprestanda vid 10 A g ^-1 med en kapacitetsretention på 82,0 procent av 10, 000 cykler.

Mer viktigt, de kombinerade elektrokemisk forskning och in-situ elektronmikroskopi karakterisering för att bekräfta en unik mekanism för partikelförfining för att inducera ökad kapacitet under cykling, och denna kapacitetshöjande effekt var mer uttalad under små strömmar.

De fann att FeP-nanopartiklarna gick igenom en raffinerings-rekombinationsprocess under den första cykeln och presenterade en global raffineringstrend efter dussintals cykler. Detta resulterade i en gradvis ökning av grafitiseringsgrad och gränssnittsmagnetisering, och gav vidare fler extra aktiva platser för Na ⁺ lagring och bidrog till en stigande kapacitet med cykling. Fenomenet med stigande kapacitet skulle också kunna sträcka sig till litiumjonbatterier (LIB). Det kan bibehålla en kapacitetsretention på 90,3 procent för LIB efter 5, 000 cykler vid 10 A g ^-1 .