电纳米纤维杂反/碳作为和离子电池的通用阳极材料

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:

• 基于 (Sb) 的阳极为可充电电池提供了高的理论容量.
• 对于Sb阳极的关键挑战包括显著的体积扩张和低周期寿命.
• 纳米纤维架构和材料兴奋剂是提高Sb阳极性能的策略.

研究的目的:

• 研究 (Al) 兴奋剂对用于电池应用的基于的纳米纤维 (Sb-NF) 的影响.
• 为了比较Al-doped Sb-NF (Sb$_{0.95}$Al$_{0.05}$-NF) 与原始Sb-NF的电化学性能.
• 评估这些材料在离子电池 (LIB) 和离子电池 (SIB) 中的适用性.

主要方法:

• 抗纳米纤维 (Sb-NF) 和添加抗纳米纤维 (Sb$_{0.95}$Al$_{0.05}$-NF) 的制造和表征.
• 在LIB和SIB中测试Sb-NF和Sb$_{0.95}$Al$_{0.05}$-NF作为阳极的电化学测试.
• 性能评估包括速度能力,循环稳定性和通过循环电压计进行扩散系数分析.

主要成果:

• 与Sb-NF相比,Sb$_{0.95}$Al$_{0.05}$-NF在高利率 (30C在LIBs,25C在SIBs) 上表现出更好的循环性.
• 在LIBs中,Sb_{0.95}$Al$_{0.05}$-NF在30°C下提供了73.9mAhg-1并在300个循环后保留了Sb-NF的3倍容量.
• 在SIB中,Sb_{0.95}$Al$_{0.05}$-NF在25°C时达到117 mAh g−1,显著超过Sb-NF (50 mAh g−1),尽管由于电解质问题,两者都显示出超过200个周期的降解.

结论:

• 兴奋剂和纳米纤维形态协同改善了阳极的速度能力和循环稳定性.
• 作为下一代LIB和SIB的阳极材料,Sb$_{0.95}$Al$_{0.05}$-NF显示出显著的前景.
• 需要进一步的研究来缓解与电解质相关的降解,特别是SIB中的树形成.