快速充电的离子电池由分子级设计的和编的半孔软碳电池实现
Lei Liu1, Zhuzhu Du1, Jiaqi Wang1
1Frontiers Science Center for Flexible Electronics (FSCFE) and Shaanxi Institute of Flexible Electronics (SIFE), Northwestern Polytechnical University (NPU), 127 West Youyi Road, Xi'an 710072, China.
Research (Washington, D.C.)
|August 18, 2023
概括
和编的半孔软碳 (NPSC) 增强了离子电池阳极. 这种材料为快速充电应用提供了优越的速率容量和超长的周期寿命.
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:
- 软碳是离子电池 (SIB) 的有希望的阳极,但由于离子迁移障碍和缓慢的动力学,它们的高速性能不佳.
- 开发先进的碳材料对于提高SIB的能量和功率密度至关重要.
研究的目的:
- 设计和制造用于高性能SIB阳极的和编的半孔软碳 (NPSC).
- 研究NPSC的结构-属性关系,以提高电化学性能.
主要方法:
- 一个分子设计策略,涉及多酸和p-phenylenediamine的化学交叉链接.
- 热解诱导的in-situ自我激活,以创建半孔结构并引入异构原子.
- 作为SIB中的阳极材料的NPSC的电化学表征.
主要成果:
- NPSC表现出扩大的层间距,减少的离子扩散长度和丰富的活性位点.
- 在10 A g-1下实现了215 mAh的高速率容量,在5 A g-1下达到4,700个周期的超长周期寿命.
- 完整电池在100个周期内显示了99%的容量保留率和高能量/功率密度 (191 Wh kg-1 / 9.2 kW kg-1).
结论:
- 开发的NPSC材料大大克服了用于快充SIB的传统软碳的局限性.
- 合成协议为创建具有定制性质的先进碳材料提供了一种新的方法.
- 这项工作为为下一代离子电池开发高性能软碳铺平了道路.
