Ingeniously Designed Yolk–Shell-Structured FeSe2@NDC Nanoboxes as an Excellent Long-Life and High-Rate Anode for Half/Full Na-Ion Batteries

材料科学 阳极 阴极 化学工程 溶解 纳米颗粒 碳纤维 电极 纳米技术 复合数 复合材料 物理化学 工程类 化学 冶金
作者
Jian Feng,Shuai Luo,Zhan Yang,Shengxue Yan,Pengwei Li,Lin Zhang,Qing Wang,Yahui Zhang,Xin Liu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:13 (43): 51095-51106 被引量:40
标识
DOI:10.1021/acsami.1c16957
摘要

Thanks to their high conductivity and theoretical capacity, transition metal selenides have demanded significant research attention as prospective anodes for sodium-ion batteries. Nevertheless, their practical applications are hindered by finite cycle life and inferior rate performance because of large volume expansion, polyselenide dissolution, and sluggish dynamics. Herein, the nitrogen-doped carbon (NC)-coated FeSe2 nanoparticles encapsulated in NC nanoboxes (termed FeSe2@NDC NBs) are fabricated through the facile thermal selenization of polydopamine-wrapped Prussian blue precursors. In this composite, the existing nitrogen-doped dual carbon layer improves the intrinsic conductivity and structural integrity, while the unique porous yolk-shell architecture significantly mitigates the volume swelling during the sodium/desodium process. Moreover, the derived Fe-N-C bonds can effectively capture polyselenide, as well as promote Na+ transportation and good reversible conversion reaction. As expected, the FeSe2@NDC NBs deliver remarkable rate performance (374.9 mA h g-1 at 10.0 A g-1) and long-cycling stability (403.3 mA h g-1 over 2000 loops at 5.0 A g-1). When further coupled with a self-made Na3V2(PO4)3@C cathode in sodium-ion full cells, FeSe2@NDC NBs also exhibit considerably high and stable sodium-storage performance.

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