化诱导的反奥斯瓦尔德成熟:超细 bismuth 纳米晶用于超稳定的水性储存
Haojie Zhu1, Xinlei Cai1, Dianhui Zhu1
1Institute of Materials Research, Tsinghua Shenzhen International Graduate School, Tsinghua University, Shenzhen 518055, China.
概括
研究人员为水性离子电池开发了一种稳定的-碳阳极. 化碳纳米纤维中的超细 bismuth 纳米晶体防止降解,使长期的,高性能储能.
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:
- 水性离子电池 (ASIB) 由于其固有的安全性和丰富的资源,可以提供安全和可持续的储能.
- 对ASIB来说, (Bi) 阳极具有较高的理论容量和较低的成本,但由于循环过程中体积的显著变化,其结构稳定性不佳.
- 开发稳定的转换型阳极对于推进ASIB至关重要.
研究的目的:
- 为ASIBs设计和合成一个稳定的棉碳复合阳极.
- 通过防止奥斯瓦尔德成熟,提高双阳极的结构完整性和电化学性能.
- 调查反奥斯瓦尔德成熟效应,以提高金属碳复合电极的稳定性.
主要方法:
- 制造超细的Bi纳米晶体 (<10纳米) 集成到添加碳纳米纤维 (UF Bi@NCF) 使用电和受控碳化.
- 加入聚烯酸作为合聚合物,以抑制在高温碳化 (750°C) 过程中Bi Ostwald成熟.
- 在ASIB中UF Bi@NCF阳极的电化学表征,包括循环稳定性和速率性能测试.
主要成果:
- UF Bi@NCF 阳极在0.5°C时表现出高可逆容量237.5 mAh g-1的高可逆容量.
- 在高电流20°C时,经过5700个循环后,观察到可以忽略的容量衰减,显示出异常的循环稳定性.
- 通过聚烯酸的合效应实现了有效抑制奥斯瓦尔德成熟,确保了Bi纳米晶的均分散.
结论:
- 开发的UF Bi@NCF阳极显著提高了ASIB的结构稳定性和电化学性能.
- 反奥斯瓦尔德成熟策略为下一代电池设计高性能,寿命长的金属碳复合电极提供了可行的途径.
- 这项工作为先进的储能应用提供了对稳定转换型材料的宝贵见解.
相关概念视频
Colloidal precipitates
4.7K
The high insolubility of some precipitates can result in an unfavorable relative supersaturation. This can lead to colloidal particles with a large surface-to-mass ratio, where adsorption is promoted. For instance, in the precipitation of silver chloride, silver ions are adsorbed on the surface of the colloidal particles, forming a primary layer. This layer attracts ions of opposite charge (such as nitrate ions), forming a diffuse secondary layer of adsorbed ions. This electric double layer...
4.7K
Formation of Complex Ions
25.5K
A type of Lewis acid-base chemistry involves the formation of a complex ion (or a coordination complex) comprising a central atom, typically a transition metal cation, surrounded by ions or molecules called ligands. These ligands can be neutral molecules like H2O or NH3, or ions such as CN− or OH−. Often, the ligands act as Lewis bases, donating a pair of electrons to the central atom. These types of Lewis acid-base reactions are examples of a broad subdiscipline called coordination...
25.5K


