Bimetallic Bi–Sn micro-/nanospheres@cellulose nanocrystal derived carbon aerogel composite anode for high-performance Mg-ion batteries

材料科学 阳极 双金属片 气凝胶 复合数 化学工程 纳米孔 纳米晶 碳纤维 微观结构 纳米技术 电极 复合材料 冶金 化学 工程类 物理化学 金属
作者
Junjie Liu,Miao Cheng,Qianqian Liu,Ruirui Wang,Yinghui Wei,Wujun Ma,Jing Hu,Tao Wei,Yun Ling,Bo Liu,Muzi Chen,Wanfei Li
出处
期刊:Composites Communications [Elsevier BV]
卷期号:39: 101553-101553 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.coco.2023.101553
摘要

Magnesium-ion batteries (MIBs) have recently received widespread attention for energy storage. Nevertheless, the development of suitable anode materials remains significant challenges. Herein, a novel bimetallic Bi–Sn micro-/nanospheres homogenously embedded in cellulose nanocrystal derived carbon aerogel (CNC-C[email protected]–Sn) composite was constructed through a facile ion-induced gelation and in-situ thermal reduction processes. As an anode for MIBs, the [email protected]–Sn electrode delivered high reversible specific capacity of 334 mAh g−1 after 100 cycles at 100 mA g−1, superior rate performance and long cycling lifespan with a reversible capacity of 187 mAh g−1 (ultralow capacity fade rate of 0.099% per cycle) at high current density of 1000 mA g−1 for 500 cycles. The excellent electrochemical performance should be attributed to the synergetic effects of unique three-dimensional (3D) nanoporous structure, dual phase microstructure and rich phase boundaries, biphase-based and carbon buffering matrices, which could effectively accommodate the large volume changes during the demagnesiation/magnesiation processes, significantly shorten diffusion lengths and improve the diffusion kinetics of Mg2+. This work provided a promising strategy for the design and synthesis of Bi–Sn biphasic material coupling with 3D carbon aerogel, which could be extended to other novel electrodes for high-performance MIBs.

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