启用在木阳极中的多米诺样结构恢复,以实现快速和持久的Na/K存储
Hongli Long1, Jing Wang2, Shengyu Zhao1
1College of Science & Institute for Sustainable Energy, Shanghai University, Shanghai, 200444, China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|April 28, 2024
概括
研究人员开发了一种用于耐用/离子电池的新型碳复合物 (BiNC). 这种粒子在散装架构防止阳极降解,实现记录体积容量和稳定性下一代能源存储.
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:
- 合金类型的阳极为离子电池 (SIB) 和离子电池 (PIB) 提供高容量和密度.
- 这些阳极在循环过程中遭受严重的结构退化,限制了它们的实际应用.
- 传统的纳米结构方法无法解决这种粉碎问题.
研究的目的:
- 调查在合金/脱合金过程中 (Bi) 极粉碎的内在原因.
- 为稳定和高性能Na/K存储开发一种新的电极架构.
- 为抗降解合金类型电极材料提供设计原则.
主要方法:
- 在 (解) 合金过程中对Bi体积膨胀的深度模拟.
- 在散装碳 (BiNC) 中嵌入生物纳米圈的粒子在散装架构的制造.
- 对SIB和PIB的电化学性能测试,包括循环稳定性和库伦比效率.
主要成果:
- 在 (脱) 合金过程中确定了不可逆转的相位过渡作为Bi极降解的根本原因.
- 证明了由散装碳 (~10%) 引起的受控压力会诱导可逆的Bi晶体恢复.
- 实现了创纪录的体积容量 (823.1 mAh cm−3对于SIBs,848.1 mAh cm−3对于PIBs) 和初始库伦比效率 (95.3%对于SIBs,96.4%对于PIBs).
- 呈现出前所未有的循环稳定性 (SIBs的15,000个周期,每周期降解0.0015%).
结论:
- 新的BiNC架构有效地减轻了合金类型阳极的结构退化.
- 了解相位过渡和应力诱导的恢复机制对于设计稳定的电池材料至关重要.
- 这项工作为开发高性能和持久的/离子电池提供了一个有前途的战略.
