FeS2@N-C纳米空心球/N/S双掺杂石墨烯-碳纳米管网络复合材料作为钠离子电池高性能高倍率负极的研究

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开发高效的钠离子电池（SIBs）负极材料仍面临挑战。虽然FeS2具有高理论容量，但其在充放电过程中存在显著的体积变化，且在低电位（<0.8 V vs. Na/Na+）下易形成可溶性多硫化物，严重限制了实际应用。本研究采用水热硫化法成功合成了N掺杂碳包覆FeS2纳米空心球/N/S双掺杂石墨烯-单壁碳纳米管（G/SWCNTs）复合材料（FSCGS），该方法实现了纳米空心球结构与N/S双元素掺杂在G/SWCNT网络中的同步形成。以FSCGS作为SIBs负极材料，在0.1 A g⁻¹电流密度下获得1,190 mAh g⁻¹的比容量，在10.0 A g⁻¹高倍率下仍保持476 mAh g⁻¹的优异倍率性能。循环稳定性表现突出，在0.5 A g⁻¹条件下经200次循环后容量保持率达91.3%。第一性原理计算表明，吡啶型N/S掺杂的石墨烯基体促进了Na⁺还原，显著增强了电化学性能。FSCGS负极材料的优异电化学性能源于其优化的分级结构和N掺杂碳与N/S双掺杂G/SWCNT网络双碳体系提供的卓越导电性和电化学活性。

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