NiCo₂S₄/MXene/氮掺杂碳空心微球的构筑及其作为钠离子电池负极的应用

摘要

[目的]针对可充电钠离子电池（SIBs）实际应用中，NiCo₂S₄电极存在的动力学缓慢和循环稳定性不足等问题，对NiCo₂S₄电极材料进行优化.[方法]利用聚乙烯微球（PS）和金属有机骨架ZIF-67双重模板，通过室温搅拌和高温煅烧的工艺，制备了一种NiCo₂S₄/MXene/氮掺杂碳（NiCo₂S₄/MX/NC）的空心微球，并将其作为SIBs负极材料，考察其电化学性能.[结果]在结构方面，NiCo₂S₄/MX/NC具有独特的中空球形结构，球内表面有导电性优异的MX片，外表面均匀地附着高容量的NiCo₂S₄.NiCo₂S₄/MX/NC在SIBs应用中获得了优异的电化学性能，具有较高的充电比容量（在0.2 A/g的电流密度下为780 mAh/g）,首次库伦效率高达86.4%,优异的循环稳定性（在10 A/g大电流条件下，循环4 000次，约每次0.003 4%的低容量衰减率）.此外，动力学研究表明NiCo₂S₄/MX/NC电极具有混合的电荷储存行为，且表面吸附的赝电容过程起主导作用.[结论] MX和NC的引入显著提高了复合电极的导电性，而空心球形结构的构建有效提升了复合电极的稳定性，增强了其大电流承受能力，防止NiCo₂S₄材料在循环过程中结构塌陷.本研究采用的结构设计、复合掺杂等综合策略，为提高金属硫化物的储钠性能提供了新思路.

关键词

NiCo₂S₄ / MXene / 氮掺杂碳 / 空心球 / 双模板 / 钠离子电池 / 稳定性