日本語AIでPubMedを検索
高性能リチウムイオン電池用負極材料として、N,Sコドープカーボンナノチューブ上に装飾したFeSナノ結晶をその場で合成した
In-situ synthesis of FeS nanocrystals decorated on N, S-codoped carbon nanotubes as anode material for high-performance lithium-ion batteries.
PMID: 32663658 DOI: 10.1016/j.jcis.2020.06.087.
抄録
FeSは、低コストで理論容量が大きく、環境にも優しいという優れた特徴から、リチウムイオン電池（LIB）用負極材料として注目されている。しかし、充放電過程での体積変化に起因する急速な容量低下は、実用化の妨げとなっています。この問題を解決するためには、ナノ構造工学と炭素質材料との組み合わせが不可欠である。本研究では、窒素雰囲気下で硫黄粉末を用いた鉄含有ポリピロール(PPy)ナノチューブのワンステップ熱分解により、N,Sコドープカーボンナノチューブ(FeS-NSC)上に装飾されたFeSナノ結晶を合成し、LIBの負極として評価した。LIBの負極として評価した場合、FeS-NSCは優れたサイクル安定性(718.8 mAh g, 100mAg, 100サイクル後)と優れたレート能力(290.8 mAh g, 2000mAg)を示した。さらに、FeS-NSCは典型的な比容量回復現象を示し、1000サイクル後の2000mAgで744.4 mAh gという驚異的な容量を達成することができ、これまでに報告されたFeS系負極材料のほとんどを凌駕しています。FeS-NSCは、高性能LIB用負極材として有望な材料である。
FeS has emerged as an attractive anode material for lithium-ion batteries (LIBs) due to its outstanding features such as low cost, high theoretical capacity, as well as environmental benignity. However, the rapid capacity fading derived from the tremendous volume change during the charging/discharging process hinders its practical application. Nanostructure engineering and the combination with carbonaceous material are essential to address this issue. In this work, FeS nanocrystals decorated on N, S-codoped carbon nanotubes (FeS-NSC) were synthesized through a facile one-step pyrolysis of Fe-containing polypyrrole (PPy) nanotubes with sulphur powders under nitrogen atmosphere. When evaluated as anode of LIBs, FeS-NSC demonstrates excellent cycling stability (718.8 mAh g at 100 mA g after 100 cycles) and superior rate ability (290.8 mAh g at 2000 mA g). Moreover, FeS-NSC shows a typical specific capacity recovery phenomenon, an extraordinary capacity of 744.4 mAh g at 2000 mA g after 1000 cycles can be achieved, which outperforms most of the FeS-based anode materials reported before. The FeS-NSC should be a promising anode material for high-performance LIBs.
Copyright © 2020 Elsevier Inc. All rights reserved.