超快速充电,长时间和宽温度范围的储存,由多壁碳纳米管混合双相聚离子类型酸盐阴极材料实现
Wen-Long Ma1, Yue Zhou2, Xiao-Wen Zhao1
1School of Chemistry and Materials Science, Jiangsu Key Laboratory of New Power Batteries, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, China.
ACS applied materials & interfaces
|June 26, 2024
概括
这项研究引入了用于离子电池 (SIB) 的碳纳米管的双相聚离子类型酸盐. 优化的材料显示出出色的稳定性和性能,推进了SIB技术.
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:
- 离子电池 (SIB) 对安全储能充满希望.
- 聚离子型酸盐由于其稳定性,是SIB吸引力的阴极材料.
- 挑战包括导电性差,动力学缓慢,以及聚离子酸盐的体积变化.
研究的目的:
- 为了合成和描述SIB阴极的新型双相聚离子型酸盐材料.
- 提高SIB的电化学性能,特别是速度能力和循环稳定性.
- 研究复合材料的协同效应,以增强储存.
主要方法:
- 双相聚离子材料与多壁碳纳米管 (CNT) 交织的单固态反应合成.
- 使用Na3V2(PO4) 2F3 (NVPF) 和Na3V2(PO4) 3 (NVP) 的组合分析.
- 电化学测试包括速率性能,长期循环,以及在广泛的温度范围内 (-20-50°C) 的性能.
主要成果:
- 优化的NFC-2样本 (具有CNT的双相聚) 显示出异常的周期稳定性和速率性能.
- 在20 mA g−1下实现了114.8 mAh g−1和在5000 mA g−1下达到78.6 mAh g−1的放电容量.
- 在5000 mA g-1的10,000个循环后,观察到75.7%的高容量保留,并在-20 °C时保持稳定的性能.
- 一个充满离子的电池实现了431.3Wh kg-1.1的能量密度.
结论:
- 具有CNT的双相聚离子型酸盐材料对SIB具有优越的电化学性能.
- NVPF,CNT和NVP之间的协同效应增强了电子导电性和结构稳定性.
- 这种材料设计为开发高性能SIB提供了新的策略,并促进了它们的实际应用.
