Ultrasmall CoS nanoparticles embedded in heteroatom-doped carbon for sodium-ion batteries and mechanism explorations via synchrotron X-ray techniques

阳极 杂原子 钠离子电池 纳米颗粒 化学工程 碳纤维 材料科学 电化学 同步加速器 X射线光电子能谱 纳米技术 化学 电极 法拉第效率 复合数 有机化学 复合材料 戒指(化学) 核物理学 物理化学 工程类 物理
作者
Congcong Liu,Qiongqiong Lu,Mikhail V. Gorbunov,Ahmad Omar,Ignacio Guillermo Gonzalez Martinez,Panpan Zhao,Martin Hantusch,Antonius Dimas Chandra Permana,Huanyu He,Nikolai Gaponik,Daria Mikhailova
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:79: 373-381 被引量:39
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2023.01.011
摘要

Transition metal sulfides have been regarded as promising anode materials for sodium-ion batteries (SIB). However, they face the challenges of poor electronic conductivity and large volume change, which result in capacity fade and low rate capability. In this work, a composite containing ultrasmall CoS (∼7 nm) nanoparticles embedded in heteroatom (N, S, and O)-doped carbon was synthesized by an efficient one-step sulfidation process using a Co(Salen) precursor. The ultrasmall CoS nanoparticles are beneficial for mechanical stability and shortening Na − ions diffusion pathways. Furthermore, the N, S, and O − doped defect-rich carbon provides a robust and highly conductive framework enriched with active sites for sodium storage as well as mitigates volume expansion and polysulfide shuttle. As anode for SIB, CoS@HDC exhibits a high initial capacity of 906 mA h g−1 at 100 mA g−1 and a stable long-term cycling life with over 1000 cycles at 500 mA g−1, showing a reversible capacity of 330 mA h g−1. Meanwhile, the CoS@HDC anode is proven to maintain its structural integrity and compositional reversibility during cycling. Furthermore, Na − ion full batteries based on the CoS@HDC anode and Na3V2(PO4)3 cathode demonstrate a stable cycling behavior with a reversible specific capacity of ∼ 200 mA h g−1 at least for 100 cycles. Moreover, advanced synchrotron operando X-ray diffraction, ex-situ X-ray absorption spectroscopy, and comprehensive electrochemical tests reveal the structural transformation and the Co coordination chemistry evolution of the CoS@HDC during cycling, providing fundamental insights into the sodium storage mechanism.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
光亮的如松完成签到,获得积分10
1秒前
佘同学完成签到,获得积分20
1秒前
孙福禄应助芸沐采纳,获得10
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
平常的狗完成签到,获得积分10
3秒前
大个应助大胆的睿渊采纳,获得10
4秒前
佘同学发布了新的文献求助10
4秒前
充电宝应助亚尔采纳,获得10
4秒前
5秒前
5秒前
Fan完成签到,获得积分10
5秒前
WAHAHAoo完成签到,获得积分10
6秒前
九思发布了新的文献求助10
6秒前
坚强的元瑶完成签到,获得积分10
6秒前
一只菜鸟完成签到 ,获得积分10
6秒前
君君完成签到,获得积分10
6秒前
独特南霜完成签到,获得积分10
6秒前
郝富完成签到,获得积分0
7秒前
英姑应助坦率以莲采纳,获得10
7秒前
诚心靳发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
dd完成签到,获得积分10
7秒前
Hello应助ZLY采纳,获得10
7秒前
端庄的秋翠完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8秒前
小马甲应助cnyyp采纳,获得10
8秒前
田様应助贪玩蔡徐坤采纳,获得10
8秒前
9秒前
icy完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
汉堡包应助张文静采纳,获得10
10秒前
小送完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
科目三应助易语采纳,获得10
10秒前
寒hep发布了新的文献求助10
11秒前
Mecury完成签到,获得积分10
11秒前
高分求助中
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Control, 2nd Edition 500
‘Unruly’ Children: Historical Fieldnotes and Learning Morality in a Taiwan Village (New Departures in Anthropology) 400
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 350
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 320
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3987078
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3529488
关于积分的说明 11245360
捐赠科研通 3267987
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1804013
邀请新用户注册赠送积分活动 881270
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 808650