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Unveiling the Potential of Bi/FeS-G Nanocomposites: A Pioneering Approach to Dual-Functional Anodes for High-Performance Lithium-Ion and Sodium-Ion Batteries
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2025-01-08 , DOI: 10.1021/acs.iecr.4c04106 Xintong Wang, Mingyang Yang, Tianbiao Zeng, Yuhui Xie, Feng Wu, Delong Xie, Yi Mei, Yihong Ding, Dong Feng
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2025-01-08 , DOI: 10.1021/acs.iecr.4c04106 Xintong Wang, Mingyang Yang, Tianbiao Zeng, Yuhui Xie, Feng Wu, Delong Xie, Yi Mei, Yihong Ding, Dong Feng
In the domain of large-scale electrode production using ball milling techniques, achieving robust cycling stability and superior electrochemical performance in dual-functional anodes for lithium-ion batteries (LIBs) and sodium-ion batteries (SIBs) remains a formidable challenge. To tackle these objectives, we have devised a distinctive hybrid anode nanocomposite characterized by its complex multiphase structure. This composite integrates innovative binary Bi/FeS nanomaterials onto exfoliated graphite nanosheets (Bi/FeS-G) via a straightforward ball-milling process. Our comprehensive experimental and theoretical analyses indicate that the synergistic interactions between graphite nanosheets and the layered Bi/FeS structure, along with the Li2S and Na2S discharge products, significantly enhance the Li-ion and Na-ion diffusion rate and stability of the hierarchical anode architecture. In Li-ion storage performance testing, the novel Bi/FeS-G material outperformed its Bi/FeS counterpart, demonstrating a reversible capacity of 664.1 mAh g–1 and 536.4 mAh g–1 at 1.0 A g–1 and 2.0 A g–1 over 400 cycles, and delivering capacities of 409.4 mAh g–1, 358.6 mAh g–1, and 298.5 mAh g–1 after 200 cycles at 0.5 A g–1, 1 A g–1, and 2 A g–1, respectively, in Na-ion storage. The swift preparation of high-quality Bi/FeS-G anode materials involves just two steps. Given that the performance of Bi/FeS-G surpasses that of many similar anode materials, this research holds great significance for advancing lithium/sodium ion battery development.
中文翻译:
揭示 Bi/FeS-G 纳米复合材料的潜力:用于高性能锂离子和钠离子电池的双功能负极的开创性方法
在使用球磨技术的大规模电极生产领域,在锂离子电池 (LIB) 和钠离子电池 (SIB) 的双功能负极中实现强大的循环稳定性和卓越的电化学性能仍然是一项艰巨的挑战。为了实现这些目标,我们设计了一种独特的混合阳极纳米复合材料,其特点是其复杂的多相结构。这种复合材料通过简单的球磨工艺将创新的二元 Bi/FeS 纳米材料集成到剥落的石墨纳米片 (Bi/FeS-G) 上。我们全面的实验和理论分析表明,石墨纳米片与层状 Bi/FeS 结构之间的协同相互作用,以及 Li2S 和 Na2S 放电产物,显著提高了 Li-ion 和 Na-ion 扩散速率和多级阳极结构的稳定性。在锂离子存储性能测试中,新型 Bi/FeS-G 材料的性能优于其 Bi/FeS 材料,在 1.0 A g-1 和 2.0 A g-1 下,在 400 次循环中表现出 664.1 mAh g-1 和 536.4 mAh g-1 的可逆容量,在 0.5 A g-1 下循环 200 次后,可提供 409.4 mAh g-1、358.6 mAh g-1 和 298.5 mAh g-1 的容量, 1 A g–1 和 2 A g–1,分别在 Na 离子储存中。快速制备高质量的 Bi/FeS-G 负极材料只需两个步骤。鉴于 Bi/FeS-G 的性能优于许多类似的负极材料,这项研究对推进锂/钠离子电池的发展具有重要意义。
更新日期:2025-01-09
中文翻译:
揭示 Bi/FeS-G 纳米复合材料的潜力:用于高性能锂离子和钠离子电池的双功能负极的开创性方法
在使用球磨技术的大规模电极生产领域,在锂离子电池 (LIB) 和钠离子电池 (SIB) 的双功能负极中实现强大的循环稳定性和卓越的电化学性能仍然是一项艰巨的挑战。为了实现这些目标,我们设计了一种独特的混合阳极纳米复合材料,其特点是其复杂的多相结构。这种复合材料通过简单的球磨工艺将创新的二元 Bi/FeS 纳米材料集成到剥落的石墨纳米片 (Bi/FeS-G) 上。我们全面的实验和理论分析表明,石墨纳米片与层状 Bi/FeS 结构之间的协同相互作用,以及 Li2S 和 Na2S 放电产物,显著提高了 Li-ion 和 Na-ion 扩散速率和多级阳极结构的稳定性。在锂离子存储性能测试中,新型 Bi/FeS-G 材料的性能优于其 Bi/FeS 材料,在 1.0 A g-1 和 2.0 A g-1 下,在 400 次循环中表现出 664.1 mAh g-1 和 536.4 mAh g-1 的可逆容量,在 0.5 A g-1 下循环 200 次后,可提供 409.4 mAh g-1、358.6 mAh g-1 和 298.5 mAh g-1 的容量, 1 A g–1 和 2 A g–1,分别在 Na 离子储存中。快速制备高质量的 Bi/FeS-G 负极材料只需两个步骤。鉴于 Bi/FeS-G 的性能优于许多类似的负极材料,这项研究对推进锂/钠离子电池的发展具有重要意义。