Ingeniería de auto-activación y auto-llenado para regular la microestructura del carboximetil quitosano/carbono duro...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• La electroquímica es electroquímica.
• Almacenamiento de energía Almacenamiento de energía

Sus antecedentes:

• El carbono duro (HC) es un material de ánodo clave para las baterías de iones de sodio (SIB) debido a su capacidad y costo.
• Los poros cerrados en HC son cruciales para la alta capacidad de almacenamiento de sodio, pero su síntesis es a menudo compleja y costosa.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia eficiente y de bajo costo para la fabricación de ánodos de carbono duro con poros cerrados a medida.
• Para mejorar el rendimiento de almacenamiento de sodio de carbono duro mediante la optimización de su microestructura.

Principales métodos:

• Se empleó una estrategia de preoxidación para el carbono duro derivado del carboximetil quitosano y la brea.
• La carbonización a alta temperatura facilitó la formación simultánea de poros, el llenado de poros y la expansión del espacio entre capas.
• Se utilizó la espectroscopia Raman in situ para investigar el mecanismo de almacenamiento de sodio.

Principales resultados:

• El ánodo HC optimizado mostró un aumento significativo en la capacidad reversible de 90.0 a 352 mAh g-1.1.
• La eficiencia inicial de Coulombic mejoró del 64,2% al 84%.
• Se logró una excelente capacidad de velocidad y estabilidad de ciclismo.

Conclusiones:

• La estrategia desarrollada de un solo paso, autoactivación y autollenado produce efectivamente ánodos de carbono duro de alta capacidad con poros cerrados controlados.
• Este enfoque ofrece una ruta rentable para materiales de ánodo avanzados de baterías de iones de sodio sin requerir reactivos de activación.