通过相和Cu注的协同工程来提高Nb2O5阳极的储性能
Hao Dong1, Tianhao Yao1, Xin Ji1
1State Key Lab of Electrical Insulation and Power Equipment, Center of Nanomaterials for Renewable Energy (CNRE), School of Electrical Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, PR China.
ACS applied materials & interfaces
|April 18, 2024
概括
铜剂增强了离子电池的氧化 (Nb2O5) 阳极. 单临床阶段 (H-Nb2O5) 与Cu兴奋剂显示了提高导电性,容量和稳定性,用于先进的能量存储.
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:
- 氧化 (Nb2O5) 是离子电池的一个有前途的阳极材料,因为它具有合适的氧化还原潜力和高理论容量.
- 然而,Nb2O5具有较差的电导率和较低的离子扩散率,这限制了其实际应用.
- 制定克服这些局限性的策略对于提高电池性能至关重要.
研究的目的:
- 为了证明可控制的Cu-doped Nb2O5的制造,具有不同的阶段 (正方形和单临床).
- 为了研究Cu兴奋剂对Nb2O5.5的储存特性的影响.
- 为高性能Nb2O5基阳极优化合成协议.
主要方法:
- Nb2O5前体的溶热合成,然后在不同的空气温度下进行化.
- 通过前体溶液度控制Cu兴奋剂度.
- 阶段表征 (正方形T-Nb2O5和单临床H-Nb2O5).
- 电化学特性包括循环性能,速率能力和库伦比效率.
- 理论计算以了解导电性和扩散障碍.
主要成果:
- 单临床的H-Nb2O5表现出优越的电化学性能,而与形T-Nb2O5.5相比.
- 优化的H-Cu0.1-Nb2O5显示了显著提高的导电性和减少的离子扩散障碍.
- H-Cu0.1-Nb2O5电极提供了203.6 mAh g-1的高可逆容量和出色的循环稳定性 (140.8 mAh g-1在1 A g-1的5000个循环后).
- 实现了高初始库伦比克效率 (91%) 和良好的速率能力 (144.2mAhg-1在4Ag-1).
- 一个完整的细胞 (H-Cu0.1-Nb2O5 黑 FePO4) 显示出有前途的循环性能.
结论:
- 兴奋剂有效地提高了离子电池阳极的单临床Nb2O5的电化学性能.
- 优化的H-Cu0.1-Nb2O5呈现出一种可行的高性能阳极材料,具有改进的动力学和稳定性.
- 这项研究为单临床Nb2O5提供了一个新的合成协议,为储能应用提供了增强的性能.
