生物仿真-矿物化辅助自激活在碳材料中产生微妙的多孔结构,用于高速储存
Hao Zhang1, Gang Huang1, Longbo Luo1
1College of Polymer Science and Engineering, State Key Laboratory of Polymer Materials Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China.
ACS applied materials & interfaces
|April 26, 2024
概括
研究人员使用仿生方法开发了一种用于离子电池 (SIB) 的新型碳框架 (CK) 阳极. 这种CK阳极表现出卓越的初始库伦比克效率 (ICE) 和速率能力,特别是在以太基电解质中,为实际的SIB应用铺平了道路.
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:
- 多孔碳是离子电池 (SIB) 的有希望的阳极.
- 然而,初始库伦比克效率 (ICE) 和速率能力差,限制了它们的实际使用.
- 开发具有量身定制结构的先进碳材料对于高性能SIB至关重要.
研究的目的:
- 制造一种新型的碳框架 (CK) 阳极,可控制多孔度,以提高SIB性能.
- 调查电解质类型对CK阳极电化学行为的影响.
- 阐明在SIB中控制CK阳极性能的结构-属性关系.
主要方法:
- 生物仿真矿化辅助自我激活用于制造CK阳极.
- 在以乙烯基和碳酸乙烯基电解质中CK阳极的电化学表征.
- 分析固体电解质介相 (SEI) 层组成和形态.
主要成果:
- 在以太基电解质中,CK阳极表现出优异的ICE (82.9%) 和高速率能力 (111.2mAhg-1在50Ag-1).
- 这种材料表现出了显著的循环稳定性,在5500个循环后在10 A g-1下保持了73.1%的容量.
- 使用CK阳极和Na3V2PO4) 3阴极的完整电池实现了高能量 (204.4Wh kg-1) 和功率密度 (2828.2W kg-1).
结论:
- 层次性毛孔,氧气兴奋剂和CK阳极的缺陷有助于Na+的运输和储存,增强ICE.
- 在以太基电解质中形成的富含NaF的SEI层促进了Na+储存动力学.
- 该研究强调了CK阳极和以太基电解质对先进SIBs的协同效应.
