石墨烯基2D材料由于其高電化學活性、快速載流子遷移率和高電子電導率，它在電化學能量存儲方面顯示出非凡的前景。然而，低的比容量(< 200 mAh g-1)和有限的離子傳輸嚴重阻礙了它們的實際應用。這里，使用金屬-有機骨架衍生的鈷@碳氮（Co@CN）修飾的水平排列氧化石墨烯(HAGO/Co@CN)陣列，作為獨立陽極來解決這個問題，在高面積容量(> 5mAh cm−2)下實現(xiàn)穩(wěn)定的循環(huán)測試。HAGO/Co@CN電極中高度互穿的氧化石墨烯框架加速了電子傳輸。此外，得益于先進的層狀結構，HAGO/Co@CN電極表現(xiàn)出優(yōu)異的結構穩(wěn)定性和厚度無關的電化學性能。通過系統(tǒng)地調整電極內部GO/Co@CN納米片的取向，優(yōu)化電子/離子傳輸，在高載量下實現(xiàn)了高面容量和高速率特性。更重要的是，用NCM622作為陰極和GO/Co@CN作為陽極設計的全電池，在500次循環(huán)后，高容量保持率高于98%，具有商業(yè)級的可逆容量（2.3 mAh cm−2）。
Figure 1. (a)GO/Co@CN納米片的合成工藝示意圖，(b)隨機排列GO/Co@CN納米片的對照電極，(c)水平排列GO/Co@CN納米片的電極示意圖。
Figure 2. (a) HAGO/Co@CN電極的數(shù)碼照片。（b-c）SEM圖像。(d-f) HAGO/Co@CN電極的橫截面SEM圖像及相應的元素分布。（g-i）高分辨率透射電鏡圖像及相應的SAED模式。
Figure 3. (a-b) 兩種電極的恒電流充放電曲線。（c）比容量保留率作為載量的函數(shù)。(d) 比較了倍率性能。(e) 電化學阻抗譜。(f)載量與電極厚度的關系。
Figure 4. (a) 不同電極的長期循環(huán)性能。(b) 對應于長期循環(huán)穩(wěn)定性的電壓曲線。(c) HAGO/Co@CN電極的面積容量。（d）面積容量比較。（e-f，i-j）循環(huán)前后的SEM圖。（g-h，k-I）循環(huán)前后的橫截面SEM圖。
該研究工作由西安交通大學Shujiang Ding課題組于2021年發(fā)表在Journal of Material Chemistry A期刊上。原文：Metal-Organic-Framework derived Co@CN modified horizontally aligned graphene oxide array as free-standing anode for lithium-ion batteries。
轉自《石墨烯研究》公眾號
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