类似NiPS₃/C的金属-有机框架衍生层次的建筑工程

科学领域:

• 材料科学
• 电化学
• 能量储存

背景情况:

• 由于其高理论容量,二维 (2D) 层 NiPS3 是离子电池的一个有前途的阳极材料.
• 主要挑战包括纳米板重叠和结构不稳定性,这限制了其实际应用.
• 开发克服这些局限性的策略对于推进电池技术至关重要.

研究的目的:

• 使用金属有机框架 (MOF) 介导的方法设计和合成一个分层的NiPS3/C微球结构.
• 解决NiPS3阳极中不可逆转的纳米板重叠和结构崩的问题.
• 提高离子电池的NiPS3基阳极的电化学性能和循环稳定性.

主要方法:

• 合成了一种金属有机框架 (MOF) 前体 (Ni-BPDC).
• 使用碳化和硫化将MOF转化为层次的NiPS3/C微球.
• 使用静电循环和速率能力测试等技术评估了电化学性能.
• 使用现场/现场结构诊断来研究化/脱机制.

主要成果:

• 顺利合成了等级的形NiPS3/C微球,具有随机定向的纳米板和导电碳网.
• 这种独特的架构有效地防止了纳米板重新堆积,并在循环过程中适应体积变化.
• 在0.1Ag-1下,NiPS3/C电极具有高的特异容量1107.8mAhg-1,在1000个Ag-1循环后,其循环稳定性为98.2%.
• 一个转换合金机制被确定为主要的电荷存储途径.

结论:

• 以MOF为媒介的结构转换策略在制造离子电池的高性能阳极材料方面是有效的.
• 层次化的NiPS3/C微球架构显著提高了电化学性能和耐用性.
• 这项工作为设计用于储能应用的先进MOF衍生材料提供了可通用的方法.