ナトリウムイオン電池のアノード材料として、非常に多孔質のカーボンコーティングCNTミクロスフェアにカプセル化された硫化鉄ナノクリスタルの合成

合理的に設計された細孔構造を備えた非常に多孔質の炭素材料は、金属または非金属成分の貯水池として利用できます。炭素材料によって完全にカプセル化された小型金属または金属化合物ナノ粒子の使用は、ナトリウムイオン貯蔵特性を強化するための効果的なアプローチとして大きな注目を集めています。これらの材料は、充電プロセス中の体積拡大によって引き起こされる構造崩壊を緩和し、短いイオン輸送の長さを有効にし、ポリスルフィドの溶出を防ぐ能力を持っています。この研究では、優れた貯水池材料として機能する非常に多孔質のカーボンコーティングカーボンナノチューブ（CNT）多孔質ミクロスフェアの概念が提案され、硫化鉄ナノクリスタルを硫化する硫化鉄ナノクリスタルをカプセル化することにより、多孔質ミクロスフェアが開発されます。プロセス。さらに、完全なカプセル化を達成するための最適な方法を決定するためのさまざまな硫化プロセスを、多様な硫化鉄炭素複合材料の形態を比較することにより調査されます。多孔質炭素と組み合わせた完全にカプセル化された構造は、サイクリング中の大幅な体積変化に対応するための十分なスペースを提供します。その結果、多孔質硫化鉄 - 炭素-CNT複合ミクロスフェアは、優れたサイクリング安定性（1 A G-1で600サイクル以上の293 MA H G-1）および顕著な速度能力（5 a gで100 mA h g-1）を示しました。-1）。

Highly porous carbon materials with a rationally designed pore structure can be utilized as reservoirs for metal or nonmetal components. The use of small-sized metal or metal compound nanoparticles, completely encapsulated by carbon materials, has attracted significant attention as an effective approach to enhancing sodium ion storage properties. These materials have the ability to mitigate structural collapse caused by volume expansion during the charging process, enable short ion transport length, and prevent polysulfide elution. In this study, a concept of highly porous carbon-coated carbon nanotube (CNT) porous microspheres, which serve as excellent reservoir materials is suggested and a porous microsphere is developed by encapsulating iron sulfide nanocrystals within the highly porous carbon-coated CNTs using a sulfidation process. Furthermore, various sulfidation processes to determine the optimal method for achieving complete encapsulation are investigated by comparing the morphologies of diverse iron sulfide-carbon composites. The fully encapsulated structure, combined with the porous carbon, provides ample space to accommodate the significant volume changes during cycling. As a result, the porous iron sulfide-carbon-CNT composite microspheres exhibited outstanding cycling stability (293 mA h g-1 over 600 cycles at 1 A g-1 ) and remarkable rate capability (100 mA h g-1 at 5 A g-1 ).