哈尔滨工程大学zhuangjun fan课题组–基于石墨烯带状混合网络的高倍率、稳定性和质量负载的高级锂离子电池 | 山东利特纳米技术有限公司-pg电子app

为了优化锂离子电池（libs）的循环寿命和倍率性能，合成了直径约2 nm的超细fe₂o₃纳米线，它们均匀地锚定在交联的石墨烯带状网络上。独特的三维结构可有效提高电导率并促进离子扩散，尤其是横面扩散。此外，与传统石墨烯片材（fe₂o₃/gs）相比，石墨烯带上的fe₂o₃纳米线（fe₂o₃/gr）易于获取锂离子。另外，发达的弹性网络不仅可以在重复循环过程中经历急剧的体积膨胀，而且还可以保护体电极免受进一步的粉碎。结果，fe₂o₃/gr杂化物表现出高倍率和长寿命的li存储性能（5 a/g时632 mah/g，甚至在3000次循环后仍保持471 mah/g的容量）。特别是在高质量负载（~4 mg cm^-2）时，与fe₂o₃/gs（37 mah/g）相比，fe₂o₃/gr仍可提供更高的可逆容量（即使在2 a/g时为223 mah/g）。

figure 1. fe₂o₃纳米线固定在gr上的合成过程示意图，以及fe₂o₃/gs和fe₂o₃/gr的相应li离子转移途径。

figure 2. a,b）fe₂o₃₀/gr的sem图像；c–e）fe₂o₃/gr在不同放大倍数下的tem图像（插图显示了saed模式图像）；f）碳、铁和氧的相应元素映射图像。

figure 3. fe₂o₃/gr和fe₂o₃/gs的a）氮吸附/解吸等温线、b）孔径分布曲线、c）xrd图谱和d）拉曼光谱；e）fe₂o₃/gr的xps光谱和相应的f）fe 2p光谱。

figure 4. a）fe₂o₃/gr在0.1 mv/s时的cv曲线；b）fe₂o₃/gr在0.1 a/g时的放电/充电曲线；c）fe₂o₃、fe₂o₃/gs和fe₂o₃/gr的循环稳定性和d）倍率性能；e）在2 a/g下，fe₂o₃/gr的循环寿命。

figure 5. fe₂o₃/gr的电化学动力学分析：a）在各种扫描速率下的cv曲线；b）logi与logv图；c）fe₂o₃、fe₂o₃/gs和fe₂o₃/gr的电容贡献率；d）2 mv/s时fe₂o₃/gr的相应电容贡献。

figure 6. a）fe₂o₃/gr的超长循环寿命性能；b）将结果与已报道的基于fe₂o₃的电极进行比较；c）在5 a/g下经过3000次循环后，fe₂o₃/gr的tem图像。

相关研究成果于2019年由哈尔滨工程大学zhuangjun fan课题组，发表在chem. eur. j.（2019, 25, 5022 – 5027）上。原文：advanced li-ion batteries with high rate, stability, and mass loading based on graphene ribbon hybrid networks。