为高性能离子电池使用的三维 (3D) 订制的宏孔双金属 (Mn,Fe) 化物/碳复合物与异质连接接口
Jiuwu Wang1, Xianfeng Yang2, Caini Yang1
1School of Chemistry & Chemical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, People's Republic of China.
ACS applied materials & interfaces
|August 12, 2023
概括
研究人员开发了一种新型的碳涂层3D订制宏性双金属 (Mn,Fe) 化物复合物,用于离子电池 (SIB). 这种材料通过改善动力学和循环寿命来增强的储存,克服了以前的限制.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 储能 储能 储能 储能 储能 储能
背景情况:
- 过渡金属化物是离子电池 (SIB) 的阳极材料,因为其高容量和导电性.
- 挑战包括体积膨胀和低周期寿命,限制了实际应用.
研究的目的:
- 为了制造一个新的3D订购的宏性双金属 (Mn,Fe) 化物@碳复合物 (3DOM-MnFeSe@C) 以提高SIB性能.
- 为改进离子吸附和转化动力学设计一个异质连接接口.
主要方法:
- 3DOM-MnFeSe@C的制造是通过3D订制的宏孔基普鲁士蓝模拟单晶的化.
- 使用密度函数理论 (DFT) 计算来分析异质连接接口.
- 使用现场X射线衍射和现场高分辨率传输电子显微镜进行表征.
主要成果:
- 3DOM-MnFeSe@C复合材料呈现出具有层次性多孔结构的结构,具有增强的质量转移和电子导电性.
- DFT计算证实了工程设计的MnSe/FeSe2异质连接促进了快速的Na+吸附和转化.
- 复合材料实现了优异的速率性能 (277.6 mA h g-1 在 10 A g-1) 和长期循环稳定性 (191.6 mA h g-1 在 1000 个循环后在 2 A g-1).
结论:
- 开发的3DOM-MnFeSe@C复合物有效地解决了SIB中过渡金属化物的限制.
- 设计的异质连接和多孔结构显著提高了储存性能和循环寿命.
- 这项工作为设计高性能离子电池的先进阳极材料提供了一个有前途的策略.
