长寿命纤维水性Ni//Bi电池由Bi2O3启用-Bi2S3等级异构结构
Qiulong Li1, Jinwen Fu1, Lingsheng Zhang1
1College of Materials Science and Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 211816, China.
ACS applied materials & interfaces
|July 5, 2024
概括
碳纳米管纤维上的等级性氧化和硫化纳米片提高了水性电池的性能. 这种新的异构结构提高了导电性和稳定性,使储能能具有高容量和长周期寿命.
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:
- 由于其高容量,氧化物 (Bi2O3) 显示出作为水性电池的阳极材料的前景.
- 然而,循环过程中电导率差和体积显著变化限制了Bi2O3的实际应用.
- 开发先进的电极材料对于改进储能器件至关重要.
研究的目的:
- 设计和合成新的分层异构结构,以提高水性电池中阳极性能.
- 在碳纳米管纤维上研究氧化-硫化 (Bi2O3-Bi2S3) 纳米片的电化学特性.
- 评估这些材料在半固体纤维水性Ni//Bi电池中的潜力.
主要方法:
- 在碳纳米管纤维 (CNTF) 上直接制造层次的Bi2O3-Bi2S3纳米片.
- 对异构结构的形态,导电性和稳定性的描述.
- 在水性电池中的Bi2O3-Bi2S3/CNTF电极的电化学测试,包括速率能力和循环稳定性评估.
- 使用开发的阳极,组装和测试一个准固态纤维水性Ni//Bi电池.
主要成果:
- 与单个组件相比,Bi2O3-Bi2S3 (BO-BS) 异构结构表现出更好的导电性和稳定性.
- BO-BS NSs/CNTF电极表现出极好的速率能力和循环稳定性,在4 mA cm-2.2时达到0.68 mAh cm-2的可逆容量.
- 组装的Ni//Bi电池表现出了显著的循环稳定性 (52.7%的保持率在4000个循环后在80 mA cm−2),高容量 (0.35 mAh cm−2在4 mA cm−2),和能量密度 (340.1 mWh cm−3在880 mW cm−3).
结论:
- 在CNTF上Bi2O3和Bi2S3的等级异构结构为高性能水性电池提供了一个有希望的策略.
- 增强的导电性和BO-BS材料的稳定性是其优越的电化学性能的关键.
- 这项工作突出了为下一代储能系统设计先进的木基材料的潜力.
