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昆明理工大學張正富教授團隊和德國卡爾斯魯厄理工學院Helmut Ehrenberg教授團隊在ChemSusChem期刊發(fā)文對Sn基金屬硫化物用作鈉離子（NIBs）和鉀離子電池（KIBs）負極材料展開系統(tǒng)研究，本工作探討了不同導電碳添加劑(Super P和C65)對SnS₂-rGO電極的影響。此外，還研究了電解液添加劑碳酸氟乙烯(FEC)對NIBs和KIBs電化學性能的影響。本研究發(fā)現(xiàn)了FEC可以提高NIBs中SnS₂-rGO電極的比容量和穩(wěn)定性，而對KIBs的性能有負面影響。Super P和C65因自身儲鈉/鉀容量不同和體積膨脹特點不同，對SnS₂-rGO電極在NIBs和KIBs中循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能影響不同。

NIBs和KIBs由于天然豐富的Na和K資源，被認為是儲能應用中鋰離子電池(LIBs)的最有前景的替代品。然而，一個關鍵的挑戰(zhàn)是，大尺寸的Na⁺/K⁺導致在電化學循環(huán)過程中承載材料的巨大體積變化，導致容量快速衰減。在堿金屬離子電池的負極候選材料中，SnS₂因其具有高比容量、低氧化還原電位和元素豐度而具有吸引力。前期文獻報道中，納米SnS₂和碳基材料之間的組裝主要基于較差的物理互連，結構穩(wěn)定性較差?；钚許nS₂納米粒子與碳基體之間的界面結合不夠緊密和有效，難以保持電極的完整性。因此，本工作制備具有多孔層狀結構的SnS₂納米片原位生長于rGO，通過強C-O-Sn鍵形成SnS₂-rGO- SnS₂三明治結構。這種獨特的三明治結構不僅縮短了Na⁺/K⁺和電子的傳遞途徑，而且還有效緩沖體積膨脹，從而使SnS₂-rGO具有高而穩(wěn)定的電化學循環(huán)性能。

研究結果表明，在NIBs中，SnS₂-rGO + C65具有更好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能相較于SnS₂-rGO + Super P。這很可能是由于Super P自身的電荷存儲能力，Super P是電化學活性的，這種電化學活性可能會對活性材料產(chǎn)生不利影響，導致緩沖特性的喪失，并導致SnS₂-rGO電極開裂。電化學阻抗譜測試表明RSEI值的增加與SnS₂-rGO + Super P電極的裂紋相一致。如果Super P本身膨脹，導電路徑可能會中斷，從而導致長時間循環(huán)后的容量損失。而在KIBs中，SnS₂-rGO + Super P電極比SnS₂-rGO + C65電極表現(xiàn)出更好的倍率性能，這可能是由于K⁺插入到導電碳中，K⁺離子的嵌入行為不同于Na⁺離子。這一發(fā)現(xiàn)不僅有助于更全面地理解Sn基金屬硫化物負極材料的反應機理，而且將為“超越鋰”的下一代可充電電池開發(fā)更高容量的新型負極材料提供有價值的指導。