Bifunctional Conducting Polymer Coated CoP Core–Shell Nanowires on Carbon Paper as a Free‐Standing Anode for Sodium Ion Batteries

材料科学 阳极 纳米线 聚吡咯 双功能 涂层 磷化物 化学工程 聚合物 纳米技术 电极 电化学 复合材料 聚合 催化作用 冶金 有机化学 化学 物理化学 工程类
作者
Jing Zhang,Kai Zhang,Junghoon Yang,Gi‐Hyeok Lee,Jeongyim Shin,Vincent Wing‐hei Lau,Yong‐Mook Kang
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:8 (20) 被引量:155
标识
DOI:10.1002/aenm.201800283
摘要

Abstract This study proposes a conformal surface coating of conducting polymer for protecting 1D nanostructured electrode material, thereby enabling a free‐standing electrode without binder for sodium ion batteries. Here, polypyrrole (PPy), which is one of the representative conducting polymers, encapsulated cobalt phosphide (CoP) nanowires (NWs) grown on carbon paper (CP), finally realizes 1D core–shell CoP@PPy NWs/CP. The CoP core is connected to the PPy shell via strong chemical bonding, which can maintain a Co–PPy framework during charge/discharge. It also possesses bifunctional features that enhances the charge transfer and buffers the volume expansion. Consequently, 1D core–shell CoP@PPy NWs/CP demonstrates superb electrochemical performance, delivering a high areal capacity of 0.521 mA h cm −2 at 0.15 mA cm −2 after 100 cycles, and 0.443 mA h cm −2 at 1.5 mA cm −2 even after 1000 cycles. Even at a high current density of 3 mA cm −2 , a significant areal discharge capacity reaching 0.285 mA h cm −2 is still maintained. The outstanding performance of the CoP@PPy NWs/CP free‐standing anode provides not only a novel insight into the modulated volume expansion of anode materials but also one of the most effective strategies for binder‐free and free‐standing electrodes with decent mechanical endurance for future secondary batteries.
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