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Erschienen in: Rare Metals 4/2023

21.02.2023 | Original Article

Electrochemically exfoliated WS2 in molten salt for sodium-ion battery anode

verfasst von: Bei-Lei Zhang, Xiang Chen, Hai-Jia Zhao, Hong-Wei Xie, Hua-Yi Yin

Erschienen in: Rare Metals | Ausgabe 4/2023

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Abstract

The poor crystallinity and unstable crystal structure of tungsten disulfide (WS2) limit its application in practice. In this paper, a molten salt electrolysis method is proposed to intercalate metal ions into the interlayers of layered WS2 to obtain few-layer sheetlike structures. The effect of the molten salt system, applied constant current and electrolysis duration on the exfoliation degree of WS2 bulk has been investigated. The results show that the products electrolyzed in molten LiCl-NaCl-KCl and NaCl-KCl salts under 25 mA were more transparent and thinner flakes sheets due to the uniform intercalation of Li+ and Na+ with smaller size. The exfoliated WS2 was used as an anode material for sodium-ion batteries with a potential of 0.01–2.50 V. In comparison, the WS2-NaCl-25 mA electrode displays a high reversible capacity of 373 mAh·g–1 at 0.1 A·g–1 after cycling for 100 cycles at the same time showing great rate and cycle performance. It also presents a high capacitive ratio of 90.65% at 1.0 mV·s–1. The molten salt electrolysis provides a new perspective on the exfoliation of layered material, while demonstrating the great potential of WS2 as an anode material for sodium-ion battery.

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Literatur
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Zurück zum Zitat Voiry D, Yamaguchi H, Li J, Silva R, Alves DC, Fujita T, Chen M, Asefa T, Shenoy VB, Eda G, Chhowalla M. Enhanced catalytic activity in strained chemically exfoliated WS2 nanosheets for hydrogen evolution. Nat Mater. 2013;12(9):850. https://doi.org/10.1038/nmat3700.CrossRef Voiry D, Yamaguchi H, Li J, Silva R, Alves DC, Fujita T, Chen M, Asefa T, Shenoy VB, Eda G, Chhowalla M. Enhanced catalytic activity in strained chemically exfoliated WS2 nanosheets for hydrogen evolution. Nat Mater. 2013;12(9):850. https://​doi.​org/​10.​1038/​nmat3700.CrossRef
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Zurück zum Zitat Yang SH, Park SK, Kim JK, Kang YC. A MOF-mediated strategy for constructing human backbone-like CoMoS3@N-doped carbon nanostructures with multiple voids as a superior anode for sodium-ion batteries. J Mater Chem A. 2019;7(22):13751. https://doi.org/10.1039/C9TA03873F. Yang SH, Park SK, Kim JK, Kang YC. A MOF-mediated strategy for constructing human backbone-like CoMoS3@N-doped carbon nanostructures with multiple voids as a superior anode for sodium-ion batteries. J Mater Chem A. 2019;7(22):13751. https://​doi.​org/​10.​1039/​C9TA03873F.
Metadaten
Titel
Electrochemically exfoliated WS2 in molten salt for sodium-ion battery anode
verfasst von
Bei-Lei Zhang
Xiang Chen
Hai-Jia Zhao
Hong-Wei Xie
Hua-Yi Yin
Publikationsdatum
21.02.2023
Verlag
Nonferrous Metals Society of China
Erschienen in
Rare Metals / Ausgabe 4/2023
Print ISSN: 1001-0521
Elektronische ISSN: 1867-7185
DOI
https://doi.org/10.1007/s12598-022-02209-5

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