在现场纹理空心碳宿主与Fe单个原子定加速固体相氧化还原为Li-Se电池
1CAS Key Laboratory of Design and Assembly of Functional Nanostructures, and Fujian Provincial Key Laboratory of Nanomaterials, Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences, Fuzhou 350002, Fujian, China; Xiamen Key Laboratory of Rare Earth Photoelectric Functional Materials, Xiamen Institute of Rare Earth Materials, Haixi Institutes, Chinese Academy of Sciences, Xiamen 361021, Fujian, China.
Journal of colloid and interface science
|April 19, 2024
概括
这项研究引入了一种新的空心碳宿主,用于先进的- (Li-Se) 电池的铁单原子催化剂. 这种设计增强了利用率和反应动力学,使-Se电池具有更高的性能.
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
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 基于 (Se) 的阴极为电池提供高体积容量和导电性.
- 挑战包括由于固相转换障碍导致的低Se利用率和缓慢的氧化还原动力学.
- 由于这些局限性,现有的Se阴极在实际应用中扎.
研究的目的:
- 为先进的Li-Se电池设计和准备一个现场纹理空心碳主机,与Fe单原子催化剂定.
- 为了克服低利用率和Se阴极中缓慢的氧化还原动力学的局限性.
- 为了提高阴极材料的催化活性和耐用性.
主要方法:
- 通过气体-固体界面反应在空心碳宿主的现场纹理.
- 将Fe单原子催化剂固定在碳宿主上.
- 通过减少H2SeO3.3,将Se载入宿主中.
- 电化学性能测试 (速度容量,循环稳定性).
- 对离子扩散和电容贡献的分析.
- 放松时间的分布分析和密度函数理论 (DFT) 计算.
主要成果:
- 准备好的Se宿主表现出高孔积 (1.49cm3g-1) 和Fe单个原子含量 (1.53 wt%).
- 结构化宿主保护催化剂,平衡活动和耐用性.
- 阴极在4C时达到431.3 mA hg-1的速率容量,在10C时1000个循环后达到301.8 mA hg-1的速率容量.
- 观察到高离子扩散系数和电容贡献比率.
- DFT的计算证实了单个Fe原子的催化作用.
结论:
- 使用Fe单原子催化剂开发的空心碳主体为高性能Li-Se电池提供了有效的策略.
- 铁单原子催化剂促进了吸附和双向催化,改善了固相转换机制.
- 这种方法为在先进的能量存储中利用非贵金属单个原子提供了新的途径.


