ヒ素トリスルフィド（AS2S3）ナノシートの液相剥離と、カリウムイオン電池でのアノードとしての使用

ここでは、天然のミネラルorpimentの液相剥離を介して、ヒ素ジスルフィド（AS2S3）の2Dナノシートの産生を示します。結果として生じるナノシートは、平均的な横方向の寸法と400 nmと10 nmの厚さを持ち、バルクと区別できない構造を持っていました。ナノシートは、溶液をカーボンナノチューブと混合し、カリウムイオン電池のアノードとして使用するためにナノコンポジットフィルムに鋳造されました。これらのアノードは、優れた電気化学パフォーマンスを示し、50 mA/gの現在の密度で619 mAh/gの印象的な放電容量を示しています。500 mA/gで1000サイクルの後でも、アノードは容量の94％の印象的なものを保持していました。レートパフォーマンスの定量分析により、AS2S3の理論能力の約3分の2（1305 mAh/g）の非常に低いレートで容量が得られました。ただし、この分析により、AS2S3は非常に小さな固体拡散係数（〜10〜17 m2/s）を持つことを暗示しており、高料金のアプリケーションの可能性をいくらか制限しています。

Here, we demonstrate the production of 2D nanosheets of arsenic disulfide (As2S3) via liquid-phase exfoliation of the naturally occurring mineral, orpiment. The resultant nanosheets had mean lateral dimensions and thicknesses of 400 and 10 nm, and had structures indistinguishable from the bulk. The nanosheets were solution mixed with carbon nanotubes and cast into nanocomposite films for use as anodes in potassium-ion batteries. These anodes exhibited outstanding electrochemical performance, demonstrating an impressive discharge capacity of 619 mAh/g at a current density of 50 mA/g. Even after 1000 cycles at 500 mA/g, the anodes retained an impressive 94% of their capacity. Quantitative analysis of the rate performance yielded a capacity at a very low rate of 838 mAh/g, about two-thirds of the theoretical capacity of As2S3 (1305 mAh/g). However, this analysis also implied As2S3 to have a very small solid-state diffusion coefficient (∼10-17 m2/s), somewhat limiting its potential for high-rate applications.