脱矿化激活高失序的化衍生硬碳,用于快速储存

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:

• 岩是离子电池 (SIB) 中硬碳阳极的经济有效前体.
• 直接衍生于煤的硬碳具有局限性:结构高度有序,间层间距狭窄,界面性能差.
• 这些限制阻碍了其在SIB中的表现,原因是丰富的多环芳和惰性芳环.

研究的目的:

• 开发一种创新的去矿化激活策略,用于色煤制成的硬碳.
• 为了同时调节煤衍生碳的微观结构和接口特性.
• 创建用于SIB的高性能硬碳阳极,使用具有成本效益的前体.

主要方法:

• 对煤应用了一种创新的去矿化激活策略.
• 脱矿化过程的目的是创造空虚空间,并暴露含氧的功能组.
• 由此产生的材料以其结构性和电化学性质为特征.

主要成果:

• 脱矿化减少了结构秩序,扩大了层间间距.
• 增加的表面含氧功能组增强了储存活性位点.
• 最佳的非矿物化煤硬碳 (DLHC 1300) 在30 mA g-1时实现了335.6 mAh g-1的可逆容量,在6 A g-1时具有优异的速率能力 (246.3 mAh g-1),以及高循环稳定性 (1A g-1时在1100个循环中保持100%).

结论:

• 脱矿化激活策略有效地增强了SIB阳极的煤衍生硬碳.
• 优化的DLHC 1300表现出卓越的电化学性能,包括高容量,速率能力和循环稳定性.
• 这项工作为SIBs的低成本,高性能商业硬碳阳极铺平了道路.