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Engineering Hollow Porous Carbon-Sphere-Confined MoS2 with Expanded (002) Planes for Boosting Potassium-Ion Storage.
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2019-12-20 , DOI: 10.1021/acsami.9b14742 Junxian Hu 1 , Yangyang Xie 1 , Xiaolu Zhou 1 , Zhian Zhang 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2019-12-20 , DOI: 10.1021/acsami.9b14742 Junxian Hu 1 , Yangyang Xie 1 , Xiaolu Zhou 1 , Zhian Zhang 1
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Potassium-ion batteries (PIBs) are emerging as promising next-generation electrochemical storage systems for their abundant and low-cost potassium resource. The key point of applying PIBs is to exploit stable K-host materials to accommodate the large-sized potassium ion. In this work, a yolk-shell structured MoS2@hollow porous carbon-sphere composite (MoS2@HPCS) assembled by engineering HPCS-confined MoS2 with expanded (002) planes is proposed for boosting potassium-ion storage. When used as a PIB anode, the as-synthesized MoS2@HPCS composite shows superior potassium storage performance. It delivers a reversible capacity of 254.9 mAh g-1 at 0.5 A g-1 after 100 discharge/charge cycles and maintains 126.2 mAh g-1 at 1 A g-1 over 500 cycles. The superior potassium-ion storage performance is ascribed to the elaborate yolk-shell nanoarchitecture and the expanded interlayer of the MoS2 nanosheet, which could shorten the transport distance, enhance the electronic conductivity, relieve the volume variation, prevent the self-aggregation of MoS2, facilitate the electrolyte penetration, and boost the intercalation/deintercalation of K+. Moreover, the potential application of the MoS2@HPCS composite is also evaluated by assembled K-ion full cells with a perylenetetracarboxylic dianhydride cathode. Accordingly, the as-developed synthetic strategy can be extended to manufacture other host materials for PIBs and beyond.
中文翻译：
工程空心空心碳球约束MoS2，具有扩展的（002）平面，用于增强钾离子存储。
钾离子电池（PIB）由于其丰富而低成本的钾资源而成为有前途的下一代电化学存储系统。应用PIB的关键点是利用稳定的K宿主材料来容纳大尺寸的钾离子。在这项工作中，提出了一种卵黄壳结构的MoS2 @空心多孔碳球复合材料（MoS2 @ HPCS），该工程是通过工程化HPCS约束的MoS2与扩展的（002）平面组装而成的，以增强钾离子的存储。当用作PIB阳极时，合成后的MoS2 @ HPCS复合材料显示出优异的钾存储性能。在100次放电/充电循环后，其在0.5 A g-1时可逆容量为254.9 mAh g-1，在500次循环中在1 A g-1时可保持126.2 mAh g-1。优异的钾离子存储性能归因于精致的蛋黄壳纳米结构和MoS2纳米片的扩展夹层，可以缩短传输距离，增强电子电导率，缓解体积变化，防止MoS2的自聚集，促进电解质的渗透，并促进K +的嵌入/脱嵌。此外，MoS2 @ HPCS复合材料的潜在应用还通过组装的K离子全电池与per四羧酸二酐阴极进行了评估。因此，可以将已开发的合成策略扩展到制造其他用于PIB的主体材料。防止MoS2的自聚集，促进电解质的渗透，并增强K +的嵌入/脱嵌。此外，MoS2 @ HPCS复合材料的潜在应用还可以通过组装的-离子全电池与per四羧酸二酐阴极进行评估。因此，可以将已开发的合成策略扩展到制造其他用于PIB的主体材料。防止MoS2的自聚集，促进电解质的渗透，并促进K +的嵌入/脱嵌。此外，MoS2 @ HPCS复合材料的潜在应用还通过组装的K离子全电池与per四羧酸二酐阴极进行了评估。因此，可以将已开发的合成策略扩展到制造其他用于PIB的主体材料。
更新日期：2019-12-20
中文翻译：
工程空心空心碳球约束MoS2，具有扩展的（002）平面，用于增强钾离子存储。
钾离子电池（PIB）由于其丰富而低成本的钾资源而成为有前途的下一代电化学存储系统。应用PIB的关键点是利用稳定的K宿主材料来容纳大尺寸的钾离子。在这项工作中，提出了一种卵黄壳结构的MoS2 @空心多孔碳球复合材料（MoS2 @ HPCS），该工程是通过工程化HPCS约束的MoS2与扩展的（002）平面组装而成的，以增强钾离子的存储。当用作PIB阳极时，合成后的MoS2 @ HPCS复合材料显示出优异的钾存储性能。在100次放电/充电循环后，其在0.5 A g-1时可逆容量为254.9 mAh g-1，在500次循环中在1 A g-1时可保持126.2 mAh g-1。优异的钾离子存储性能归因于精致的蛋黄壳纳米结构和MoS2纳米片的扩展夹层，可以缩短传输距离，增强电子电导率，缓解体积变化，防止MoS2的自聚集，促进电解质的渗透，并促进K +的嵌入/脱嵌。此外，MoS2 @ HPCS复合材料的潜在应用还通过组装的K离子全电池与per四羧酸二酐阴极进行了评估。因此，可以将已开发的合成策略扩展到制造其他用于PIB的主体材料。防止MoS2的自聚集，促进电解质的渗透，并增强K +的嵌入/脱嵌。此外，MoS2 @ HPCS复合材料的潜在应用还可以通过组装的-离子全电池与per四羧酸二酐阴极进行评估。因此，可以将已开发的合成策略扩展到制造其他用于PIB的主体材料。防止MoS2的自聚集，促进电解质的渗透，并促进K +的嵌入/脱嵌。此外，MoS2 @ HPCS复合材料的潜在应用还通过组装的K离子全电池与per四羧酸二酐阴极进行了评估。因此，可以将已开发的合成策略扩展到制造其他用于PIB的主体材料。
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