Published June 3, 2020 | Version v1
Publication Open

Carbon Fibers Embedded With Iron Selenide (Fe3Se4) as Anode for High-Performance Sodium and Potassium Ion Batteries

Creators

  • 1. University of Sydney
  • 2. National University of Sciences and Technology
  • 3. Peking University
  • 4. University of Electronic Science and Technology of China
  • 5. Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation
  • 6. RMIT University

Description

The development of sodium and potassium ion batteries (SIBs/KIBs) have seen tremendous growth in recent years due to their promising properties as potential replacement for lithium ion batteries (LIBs). Here, we report ultrafine iron selenide (Fe3Se4) nanoparticles embedded into one-dimensional (1D) carbon fibers (Fe3Se4@CFs) as potential candidate for SIBs/KIBs. The Fe based metal-organic framework particles (MOFP) are used as Fe source to obtain high dispersion of the iron species in the product. The Fe3Se4@CF consisted of ultrafine particles of Fe3Se4 with an average particle size of ~10 nm loaded into CFs with an average diameter of 300 nm. The product exhibited excellent specific activity of ~439 mAh/g and ~435 mAh/g at current density of 50 mA/g for SIBs and KIBs, respectively. In addition, the as prepared anodes (Fe3Se4@CFs) exhibited excellent capacity retention up to several hundred cycles (700 cycles for SIBs and 300 cycles for KIBs). The high activity and excellent stability of the developed electrodes make Fe3Se4@CFs a promising electrode for next generation batteries.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

شهد تطوير بطاريات أيونات الصوديوم والبوتاسيوم (SIBs/KIBs) نموًا هائلاً في السنوات الأخيرة بسبب خصائصها الواعدة كبديل محتمل لبطاريات أيونات الليثيوم (LIBs). هنا، نبلغ عن جسيمات سيلينيد الحديد متناهية الصغر (Fe3Se4) النانوية المضمنة في ألياف الكربون أحادية البعد (Fe3Se4 @CFs) كمرشح محتمل لـ SIBs/KIBs. تُستخدم جزيئات الإطار المعدني العضوي القائمة على الحديد (MOFP) كمصدر للحديد للحصول على تشتت مرتفع لأنواع الحديد في المنتج. يتكون Fe3Se4@CF من جزيئات متناهية الصغر من Fe3Se4 بمتوسط حجم جسيمات يبلغ ~10 نانومتر محملة في CFs بمتوسط قطر 300 نانومتر. أظهر المنتج نشاطًا نوعيًا ممتازًا يبلغ حوالي439 مللي أمبير/جم و ~435 مللي أمبير/جم بكثافة حالية تبلغ 50 مللي أمبير/جم لـ SIBs و KIBs، على التوالي. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الأنودات المعدة (Fe3Se4@CFs) احتفاظًا ممتازًا بالسعة يصل إلى عدة مئات من الدورات (700 دورة لـ SIBs و 300 دورة لـ KIBs). يجعل النشاط العالي والثبات الممتاز للأقطاب المطورة Fe3Se4 @CFs قطبًا واعدًا لبطاريات الجيل التالي.

Translated Description (French)

Le développement des batteries ioniques au sodium et au potassium (SIB/KIB) a connu une croissance considérable ces dernières années en raison de leurs propriétés prometteuses en tant que remplacement potentiel des batteries ioniques au lithium (LIB). Ici, nous rapportons des nanoparticules ultrafines de séléniure de fer (Fe3Se4) intégrées dans des fibres de carbone unidimensionnelles (Fe3Se4@CFS) en tant que candidat potentiel pour les SIB/KIB. Les particules de charpente organométallique (MOFP) à base de Fe sont utilisées comme source de Fe pour obtenir une dispersion élevée des espèces de fer dans le produit. Le Fe3Se4@CF était constitué de particules ultrafines de Fe3Se4 d'une taille moyenne de ~10 nm chargées dans des CF d'un diamètre moyen de 300 nm. Le produit présentait une excellente activité spécifique de ~439 mAh/g et ~435 mAh/g à une densité de courant de 50 mA/g pour les SIB et les KIB, respectivement. En outre, les anodes telles que préparées (Fe3Se4@CFS) présentaient une excellente rétention de capacité jusqu'à plusieurs centaines de cycles (700 cycles pour les SIB et 300 cycles pour les KIB). L'activité élevée et l'excellente stabilité des électrodes développées font de Fe3Se4@CFS une électrode prometteuse pour les batteries de prochaine génération.

Translated Description (Spanish)

El desarrollo de las baterías de iones de sodio y potasio (SIB/KiB) ha experimentado un tremendo crecimiento en los últimos años debido a sus prometedoras propiedades como posible reemplazo de las baterías de iones de litio (Lib). Aquí, informamos que las nanopartículas ultrafinas de seleniuro de hierro (Fe3Se4) incrustadas en fibras de carbono unidimensionales (1D) (Fe3Se4 @CF) son candidatas potenciales para SIB/KiB. Las partículas de estructura organometálica a base de Fe (MOFP) se utilizan como fuente de Fe para obtener una alta dispersión de las especies de hierro en el producto. El Fe3Se4@CF consistía en partículas ultrafinas de Fe3Se4 con un tamaño medio de partícula de ~10 nm cargadas en CF con un diámetro medio de 300 nm. El producto exhibió una excelente actividad específica de ~439 mAh/g y ~435 mAh/g a una densidad de corriente de 50 mA/g para SIB y KiB, respectivamente. Además, los ánodos preparados (Fe3Se4 @CFs) mostraron una excelente retención de capacidad hasta varios cientos de ciclos (700 ciclos para SIBs y 300 ciclos para KiBs). La alta actividad y la excelente estabilidad de los electrodos desarrollados hacen de Fe3Se4@CFs un electrodo prometedor para las baterías de próxima generación.

Files

pdf.pdf

Files (1.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:3b744738c5a6a095453d0b84c2fd060b
1.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
ألياف الكربون المدمجة مع سيلينيد الحديد (Fe3Se4) كقطب لبطاريات الصوديوم والبوتاسيوم أيون عالية الأداء
Translated title (French)
Fibres de carbone incorporées avec du séléniure de fer (Fe3Se4) comme anode pour les batteries au sodium et aux ions potassium haute performance
Translated title (Spanish)
Fibras de carbono integradas con seleniuro de hierro (Fe3Se4) como ánodo para baterías de iones de sodio y potasio de alto rendimiento

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3033495459
DOI
10.3389/fchem.2020.00408

Is supplement to
https://openalex.org/W4249028082 (Other)
https://openalex.org/W3106365267 (Other)
https://openalex.org/W3003741000 (Other)
https://openalex.org/W2743157761 (Other)
https://openalex.org/W2602150962 (Other)
https://openalex.org/W2374930937 (Other)
https://openalex.org/W2340268295 (Other)
https://openalex.org/W2328053366 (Other)
https://openalex.org/W2316181786 (Other)
https://openalex.org/W1480715055 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W2008740545
  • https://openalex.org/W2069721077
  • https://openalex.org/W2110864332
  • https://openalex.org/W2188807910
  • https://openalex.org/W2202599229
  • https://openalex.org/W2403812810
  • https://openalex.org/W2418999959
  • https://openalex.org/W2492478384
  • https://openalex.org/W2503039693
  • https://openalex.org/W2518734172
  • https://openalex.org/W2542367019
  • https://openalex.org/W2564359414
  • https://openalex.org/W2611621407
  • https://openalex.org/W2681237101
  • https://openalex.org/W2750718469
  • https://openalex.org/W2754245689
  • https://openalex.org/W2773566826
  • https://openalex.org/W2776753970
  • https://openalex.org/W2785970150
  • https://openalex.org/W2789575335
  • https://openalex.org/W2791265725
  • https://openalex.org/W2798066437
  • https://openalex.org/W2802468378
  • https://openalex.org/W2806442355
  • https://openalex.org/W2883071941
  • https://openalex.org/W2897436010
  • https://openalex.org/W2901094399
  • https://openalex.org/W2914523813
  • https://openalex.org/W2915481083
  • https://openalex.org/W2954272515
  • https://openalex.org/W2955087973
  • https://openalex.org/W2971418045
  • https://openalex.org/W2989864502
  • https://openalex.org/W2997845314
  • https://openalex.org/W376896790