一种简单溶剂热法合成海胆状硫化铋用于钾离子电池负极材料
2021-09-02王学文
材料研究与应用 2021年3期
陈 通,张 伟,王学文
广东工业大学材料与能源学院,广州市低维材料与储能器件重点实验室,广东 广州 510006
碳基材料已被广泛应用于钾离子电池[1],其表现出卓越的可逆容量和循环寿命.然而由于理论容量的限制,其能量密度较低.近些年,具有前景的合金基(Sn,Sb,Bi)材料被选为具有潜力的钾离子电池的负极材料.硫化铋纳米材料常见的形貌有纳米棒、纳米管、纳米线等形状,均表现出对锂、钠离子电池良好的电化学存储活性[2-3].由于硫化铋纳米材料有高比表面积及独特的结构,从而增强了可充电电池的性能.由于很少有钾离子电池方面的研究报道,因此应用在钾离子电池上的硫化铋材料具有十分广阔的研究前景.
铋基硫族化合物能被用于钾离子电池中,是因为其具备两个关键特征:一是在其晶格中有足够的空间容纳钾离子嵌入,在α-Bi2O3中客体离子的可能位点位于平行于(100)单斜晶面的两个连续的阳离子或阴离子层之间,硫化铋和硒化铋晶格的中间层也提供了用于迁移和吸收客体离子的通道;另一个特点,是Bi2X3可更高效地通过转化反应被还原为金属Bi,从而进一步与钾离子发生合金化反应及去合金化反应,生成K3Bi,这种合金化反应过程是高度可逆的.在小型电子设备中的电源系统通常空间有限,Bi的高容量对于可充电电池至关重要,这提供了可靠的多功能平台来设计能源设备,可以满足我们未来不断增长的能源和电力需求.随……
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